綠色制造已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路,降低制造過程中的能耗,提高資源的利用率已經(jīng)成為制造業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。激光直接沉積技術(shù)作為一種新型技術(shù),具有良好的應(yīng)用前景,但其制造過程中的能效較低限制了它的發(fā)展,提高其制造過程中的能效成為了急需解決的問題。工藝層的能效直接影響了整個(gè)制造過程的能量效率,因此研究激光直接沉積技術(shù)在工藝層的能效,有助于提高激光直接沉積技術(shù)整個(gè)制造過層的能效。針對課題組前期建立的多道多層工藝能效模型存在的問題開展研究,通過實(shí)驗(yàn)來尋找工藝參數(shù)與激光直接沉積多道多層工藝能效的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響多道多層工藝能效的主要因素是提升量與沉積層數(shù),并依據(jù)此結(jié)果修改多道多層工藝能效模型的能量系數(shù),對模型進(jìn)行了完善。研究了不同形狀特征對激光直接沉積過程中能效的影響,依據(jù)激光直接沉積中不同形狀特征沉積件,是由直線沉積道或弧線沉積道沿沉積方向堆積得到的特點(diǎn),將激光直接沉積中的形狀特征分為直線沉積特征與弧線沉積特征。并開展實(shí)驗(yàn),比較二者在沉積過程中能效的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)直線沉積特征與弧線沉積特征在沉積過程中的能效無差異,證明了激光直接沉積過程中的能效不受形狀特征的影響。最后對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)只以工藝能效作為指標(biāo),優(yōu)化后的工藝參數(shù)制造出來的沉積件工藝性能往往不符合要求。因此,本文在進(jìn)行工藝參數(shù)能效優(yōu)化時(shí),考慮了沉積件的工藝性能。在激光直接沉積技術(shù)中重熔率與工藝性能、工藝能效都有關(guān)聯(lián),故本文以重熔率為中間變量,關(guān)聯(lián)工藝性能與工藝能效。通過實(shí)驗(yàn)確定工藝能效與工藝性能之間存在的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在重熔率大于60%時(shí),沉積件的工藝性能較好。以此作為約束條件,利用建立的激光直接沉積工藝能效模型對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到既符合工藝性能要求,工藝能效又是最優(yōu)的工藝參數(shù),該工藝參數(shù)為激光功率為900W、掃描速度為5mm/s、送粉速率為l0g/min、搭接率為0.4、提升量為2/3H。實(shí)現(xiàn)了激光直接沉積工藝性能與工藝能效的協(xié)同優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG665
【部分圖文】：

圖１．?１?２?０１０年￣?２?０１５年我國能源消費(fèi)總量與制造業(yè)消費(fèi)總量變化趨勢??Ｉ??

這是因?yàn)�，�?dāng)弧線半徑過小吋，沉積件散熱能力差，熱累積效應(yīng)強(qiáng)，而??當(dāng)弧線半徑大時(shí)，沉積件的散熱能力強(qiáng)，熱累積效應(yīng)弱，且近似子直線沉積特征??沉積時(shí)的熱累積效應(yīng)，如圖２．２所示。因此，在研究弧線沉積特征在沉積過程中??的能效時(shí)，還需要考慮到弧線半徑這一因素。??二麻．．．，：?ｉｈｈｈＨＩ＇??大半徑圓柱體沉積過程?小半徑圓柱體沉積過程??圖２．１不同半徑弧線在沉積過程中熱累積差異示意圖??１１??

?１６９８Ｋ?１７４Ｊ／ｇ??３１６Ｌ不銹鋼的比熱容與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖２．２所示。為方便計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)??｜５３］，將比熱容做一次線性擬合可得，３１６Ｌ不銹鋼隨溫度變化的比熱容Ｃ（Ｘ？可表??示為：??ｃ（ｒ）?＝?ｃ０－（ｉ＋／？－ｒ）?（２．１）??其中：Ｃｆｌ為３１６Ｌ不銹鋼在溫度為０Ｋ時(shí)的比熱容，其值為０．４６Ｊ／（ｇ＊Ｋ）；夕為比??熱容的溫度系數(shù)，其值為３．９３Ｘ］〇＿４／Ｋ：?ｒ?yàn)椴牧蠈?shí)時(shí)溫度，Ｋ。??８］?—計(jì)算曲線??７＿?——擬合曲線??６－??Ｉ５：??姊■??走３：??紀(jì)２－??丨：一—?丄???０－??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??溫度（Ｋ）??圖２．２?３１６Ｌ不銹鋼的比熱容與溫度關(guān)系??２．３實(shí)驗(yàn)設(shè)備??依據(jù)ｉ：述的實(shí)驗(yàn)方案，本文在實(shí)驗(yàn)過程中還需記錄熔池溫度，根據(jù)課題組前??期的實(shí)驗(yàn)方案，本文選擇比色高溫計(jì)來記錄沉積過層中熔池的溫度。圖２．３為本??文實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理圖，如圖所示，本文通過送粉器將粉末輸送到熔覆頭，并通過??１６??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2882144