【摘要】：任意復(fù)雜不規(guī)則的幾何截面形狀的精確控制都可以通過解決三角形狀的制造與控制來實(shí)現(xiàn)。通過三角形熔覆軌跡的搭接與層疊規(guī)劃,獲得對(duì)三角截面輪廓精確控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)任意直線邊界截面形狀的凈近成型,對(duì)完善激光熔覆近凈成形的基礎(chǔ)理論有積極意義。為了研究三角截面形狀的預(yù)測與控制方法,首先,研究了Z軸離焦量對(duì)成形控制的影響,通過實(shí)驗(yàn)研究Z軸離焦量與激光功率、掃描速度、氣流量對(duì)激光熔覆成形的耦合作用規(guī)律,借助金相組織、熔覆層幾何形貌等評(píng)價(jià)手段揭示Z軸離焦量對(duì)激光熔覆成形質(zhì)量的影響規(guī)律。第二,通過采用響應(yīng)面法中的中心復(fù)合設(shè)計(jì)法,研究激光功率、掃描速度、氣流量、離焦量對(duì)激光熔覆成形的耦合作用規(guī)律,獲得激光熔覆單層單道截面軌跡的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)熔覆單層單道軌跡形狀的控制與預(yù)測。第三,提出適用于激光熔覆多道搭接熔覆層表面相對(duì)平整度評(píng)價(jià)方法,構(gòu)建了多道搭接的最佳搭接系數(shù)與單道熔覆層寬度、高度關(guān)系的計(jì)算模型。第四,通過選取恰當(dāng)?shù)拇罱酉禂?shù)、掃描方式以及對(duì)熔覆層高度的精度控制進(jìn)行試驗(yàn),不斷地提高了三角截面的成形精度,研究了激光熔覆三角截面近凈成形控制方法,為激光熔覆制造與再制造的形狀精確控制提供理論依據(jù)。最后,選用一種旋轉(zhuǎn)模切刀具開展應(yīng)用研究,驗(yàn)證了三角截面近凈成形控制方法的有效性,為其他高硬度難加工刀具的激光工程化凈成型技術(shù)提供理論依據(jù)。研究成果對(duì)任意復(fù)雜截面形狀的熔覆成形機(jī)理和控制方法,以及復(fù)雜軌跡熔覆成形技術(shù)提供理論依據(jù)。對(duì)大尺寸回轉(zhuǎn)類刀具、特殊形狀刀具、發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪等具有復(fù)雜截面形狀高值舊件的修復(fù)、復(fù)雜零件的直接制造、熔覆與切削的混合制造的應(yīng)用研究提供技術(shù)方法,為激光熔覆從表面工程向增材制造領(lǐng)域的應(yīng)用拓展奠定理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖ｉ－ｉ旋轉(zhuǎn)模切刀及刀架結(jié)構(gòu)圖逡逑模切刀具又分為壓花輥、切刀輥、切刀和壓花復(fù)合輥等，但是每個(gè)產(chǎn)品都會(huì)用到逡逑切斷，如圖１－２所示，這種鑲裝方法使得刀具維護(hù)和使用成本大幅度降低。模切一定逡逑周期后可以通過更換刀片來延長整個(gè)模切刀架的使用壽命。然而，目前刀片的制造主逡逑要采用整體高速鋼材料，由于刀片是在刀刃的壓切作用下工作，刀刃的磨損極其嚴(yán)重，逡逑刀片的更換頻率較高，，調(diào)整周期較長，嚴(yán)重影響工作效率。若采用進(jìn)口粉末冶金鋼使逡逑用壽命能夠明顯提高，但是成本太高，材料的供給受到一定的制約。因此，國內(nèi)外生逡逑產(chǎn)企業(yè)，積極開發(fā)新的刀具材料同時(shí)，開展先進(jìn)精益制造工藝開發(fā)，并通過減少刀具逡逑１逡逑

１．２．３多道搭接和層疊控制方法研究逡逑由于單道軌跡截面尺寸有限（寬度受限于激光的光斑直徑；高度為０．１邋＿到２逡逑ｍｍ之間［３Ｑ］），對(duì)較大截面尺寸零件成形，需要通過單道軌跡寬度方向搭接（如圖１－３逡逑（ａ）所示［３］）高度方向?qū)盈B來實(shí)現(xiàn)。為了獲得精確截面尺寸和均勻組織結(jié)構(gòu)，在精確逡逑控制單道軌跡截面形狀基礎(chǔ)上，還需要對(duì)搭接和層疊實(shí)施精確控制。逡逑｜＾￣１邐－ｊ邐邐邐邐邐逡逑（一＿ｉｓ：一＿＞邐Ａ邋Ｂ逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１－３多軌跡搭接與層疊截面示意圖逡逑在多道熔覆搭接方面，張慶茂等提出了搭接系數(shù)選取的理論依據(jù)，并且分析了冷逡逑搭接與熱搭接對(duì)稀釋率、粉末利用率的影響［３４］。張吉慶等研宄了冷搭接和熱搭接對(duì)逡逑熔覆層性能的影響，結(jié)果表明在進(jìn)行多道激光熔覆時(shí)，采用冷搭接比熱搭接方法所獲逡逑得的熔覆層組織性能更好［３５］。黃鳳曉等為了獲得組織良好的熔覆層并實(shí)現(xiàn)對(duì)搭接結(jié)逡逑合界面的控制，研究了熔覆參數(shù)對(duì)搭接結(jié)合區(qū)域組織形態(tài)的影響［３６］。陳列等通過數(shù)逡逑值分析和試驗(yàn)相結(jié)合的辦法，對(duì)多道搭接激光熔覆層的開裂機(jī)理和規(guī)律進(jìn)行了研究逡逑［３７］。王建彬等對(duì)多道搭接進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研宄，結(jié)果表明確定最優(yōu)搭接逡逑率的取值范圍
【學(xué)位授予單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665

【參考文獻(xiàn)】

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