【摘要】：激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術(shù)采用粉床鋪粉、激光選擇性熔化、材料逐層堆疊的成形方式,可用于難加工金屬材料、梯度功能復(fù)合材料等特殊材料的直接快速成形,同時(shí)在復(fù)雜幾何特征金屬零部件成形時(shí)表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。然而,針對懸垂特征結(jié)構(gòu),仍然存在懸垂表面塌陷、粘粉等導(dǎo)致成形質(zhì)量不高的問題,高質(zhì)量特征結(jié)構(gòu)件的SLM成形仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了改善懸垂結(jié)構(gòu)SLM成形質(zhì)量,本文以懸垂圓孔結(jié)構(gòu)為研究對象,以Ti6A14V為實(shí)驗(yàn)材料,首先分析了 SLM成形懸垂圓孔結(jié)構(gòu)的主要缺陷產(chǎn)生機(jī)理,然后設(shè)計(jì)工藝實(shí)驗(yàn),探究了主要的工藝參數(shù)對圓孔成形質(zhì)量的影響規(guī)律,最后通過優(yōu)化圓孔實(shí)體參數(shù)和輪廓參數(shù)提高圓孔成形質(zhì)量。全文研究內(nèi)容如下:(1)基于SLM研究現(xiàn)狀以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),分析了懸垂結(jié)構(gòu)SLM成形特點(diǎn),并且對SLM加工過程中容易發(fā)生的缺陷產(chǎn)生機(jī)理以及目前常用的解決方法進(jìn)行了歸納分析。(2)設(shè)計(jì)工藝實(shí)驗(yàn),分別研究了圓孔孔徑大小、激光功率、掃描速度、掃描線角度、輪廓掃描次數(shù)等重要參數(shù)對懸垂圓孔成形質(zhì)量的影響規(guī)律,分析了各參數(shù)下成形圓孔不同區(qū)域懸垂曲面的尺寸精度和微觀形貌變化。(3)在保證成形件實(shí)體力學(xué)性能的前提下,固定激光能量密度為26J·mm-3,改變圓孔實(shí)體部分激光功率和掃描速度,分析了實(shí)體參數(shù)與圓孔成形精度和表面質(zhì)量之間的關(guān)系,獲得了較優(yōu)的激光功率和掃描速度的參數(shù)組合。(4)調(diào)整成形圓孔輪廓掃描激光功率,研究了輪廓參數(shù)對圓孔成形質(zhì)量的影響,同時(shí)通過單道實(shí)驗(yàn),從熔道寬度、高度變化等方面分析了各參數(shù)下成形熔池穩(wěn)定性與懸垂圓孔尺寸精度和表面粗糙度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。(5)設(shè)計(jì)水平懸垂與曲面懸垂的組合模型,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同激光功率條件下掃描線角度對懸垂面的影響規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665
【圖文】：

率激光器作為能量輸入源，在沒有聚合物粘合劑情況下金屬粉末被完全熔化，最終獲得逡逑成分均勻、組織細(xì)小，內(nèi)部孔隙缺陷少，致密度高、性能優(yōu)異的金屬零部件。逡逑ＳＬＭ成形系統(tǒng)如圖１．２所示，主要包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、光路控制系統(tǒng)、逡逑振鏡偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、氛圍保護(hù)系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、成形缸、送粉缸等部分。其基本工作原理是：逡逑首先利用三維軟件設(shè)計(jì)出零件的三維模型，并轉(zhuǎn)換成ＳＴＬ格式文件，將其導(dǎo)入專業(yè)數(shù)逡逑據(jù)處理軟件Ｍａｇｉｃｓ中對模型進(jìn)行缺陷修復(fù)、定向擺放及支撐結(jié)構(gòu)添加處理，選定加工逡逑參數(shù)后三維模型被切片離散成一定厚度的二維輪廓，將模型二維輪廓數(shù)據(jù)導(dǎo)入成形設(shè)備逡逑中，計(jì)算機(jī)根據(jù)模型每一層輪廓信息，控制激光器選擇性熔化預(yù)先鋪展好的金屬粉末。逡逑掃描完一層以后，送粉缸上升一個(gè)粉層高度，成形缸下降一定高度，刮刀將送粉缸中的逡逑粉末鋪展在成形缸基板表面，激光接著掃描粉層，如此循環(huán)直到試件加工完成。逡逑．熔池監(jiān)測系逡逑Ｑ邐ｆ／／：ｍ邐一邋ｇ邋／逡逑／邐１１邋—■■■■」ｌ逡逑ｎ＇ｒ邋．／邐ｉ邋ｉ逡逑邐ｌ邋邐邋ｉ逡逑ｊ邋Ｖ；邐＼邐電腦控制逡逑／Ｉ—邐費(fèi)邋Ｔ邐ＥＺＺＺｐｐＺＳＥ邋＼逡逑／邐ｚ邋ｔ邐送粉缸逡逑粉末回收缸邋／邐燃邐}沐義銑尚胃祝蕖叔義賢跡保插澹櫻蹋蛻璞甘疽饌煎義希保玻插危櫻蹋圖際醭尚翁氐沐義匣詡醪鬧圃燜枷氳拇臣庸ぜ際踉詡庸ち慵�，首先需要根据设计唾Z揭蠹庸ゅ義銑雋慵

本文編號(hào)：2790419