隨著航空航天、生物醫(yī)療、汽車制造業(yè)、船舶業(yè)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,對復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的需求越來越多,快速成型需求和結(jié)構(gòu)個性化需求也不斷增加,而傳統(tǒng)制造技術(shù)對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件存在加工困難、浪費材料、生產(chǎn)效率低等缺點。激光熔覆成形技術(shù)是一種以激光為熱源的金屬增材制造技術(shù),用于復(fù)雜零部件的制造以及各種功能件的表面涂層、零件修復(fù)等領(lǐng)域。但是,由于激光熔覆層的性能參數(shù)受各工藝參數(shù)的直接影響,如何優(yōu)化工藝參數(shù)（激光功率、掃描速率、送粉速率等）使多個熔覆層性能參數(shù)綜合到達最優(yōu)成為一個研究熱點。本文從理論上研究激光熔覆成形技術(shù)工藝參數(shù)對熔覆層截面宏觀幾何尺寸（高度、寬度、橫截面積）的影響規(guī)律,通過運用三維熱傳導方程建立單道熔覆層溫度分布方程,求解方程得到單道熔覆層溫度分布,從而得到了單道熔覆層溫度沿y軸分布的規(guī)律,再根據(jù)激光熔覆粉末質(zhì)量守恒,得到工藝參數(shù)對熔覆層幾何尺寸的影響規(guī)律。以激光熔覆工藝參數(shù)試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過對試驗數(shù)據(jù)的直觀分析,從試驗數(shù)據(jù)上得到了工藝參數(shù)對熔覆層性能參數(shù)（橫截面積、顯微硬度、稀釋率、熱影響區(qū)深度）的影響趨勢以及主次順序,再通過方差分析精確分析了工藝參數(shù)對性能參數(shù)的影響顯著程度。在激光熔... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬增材制造基本原理和流程[16]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-圖1-2選擇性激光燒結(jié)技術(shù)原理[4]選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)點有：可適用的材料廣泛、材料利用率高、工藝簡單，廣泛應(yīng)用于各個制造業(yè)領(lǐng)域；但是激光燒結(jié)件致密度較低、存在球化現(xiàn)象、易翹曲變形從而使得制件精度較低、強度較低[19]。2016年，Bai等[20]研究了將聚乙烯作為選擇性激光燒結(jié)的材料，結(jié)果表明，激光功率的增大和冷卻速度的降低可以提高聚乙烯成形件的力學性能。2017年，F(xiàn)atemi等[21]通過試驗研究了激光燒結(jié)316L不銹鋼的工藝參數(shù)對成形件密度和厚度的影響，結(jié)果表明，成形件的密度和厚度隨著激光功率和電流的增大而增大，隨著掃描速度的增大而減校2017年，楊來俠等[22]研究工藝參數(shù)對PS與ABS復(fù)合粉末成形件機械性能的影響，結(jié)果表明，成形件的機械性能隨著激光功率的增大而增大，隨著掃描速率以及粉末單層厚度的增大而減校1.2.1.2選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）選擇性激光熔化技術(shù)也是一種以激光作為熱源、采用鋪粉的方式的一種激光增材制造技術(shù)，其基本原理和步驟與選擇性激光熔化技術(shù)相似，不同之處在于，選擇性激光熔化的粉末先加熱熔化后凝固[23]，如圖1-3所示。整個激光掃描熔化過程在真空環(huán)境或者保護氣氛下進行。選擇性激光熔化技術(shù)成形件致密度高、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、力學性能優(yōu)良[23]。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-圖1-3選擇性激光熔化技術(shù)原理[23]2001年，華南理工大學團隊研發(fā)了惰性氣體保護的選擇性激光熔化設(shè)備，用該設(shè)備得到的制件致密度接近100%，尺寸精度可以達到0.01mm，表面粗糙度到達30~50μm[24]。2014年，王小軍[25]研究了工藝參數(shù)和熱處理對選擇性激光熔化Al-Si合金制件顯微組織和力學性能的影響，分析了SLM工藝中存在的球化、熱影響區(qū)、裂紋、殘余應(yīng)力等形成機理。2017年，李文賢等[26]研究了熱處理對選擇性激光熔化制件的顯微組織和力學性能的影響，結(jié)果表明，退火熱處理后的制件缺陷明顯減少，機械性能也提高。1.2.1.3選區(qū)電子束熔化技術(shù)（SEBM）選區(qū)電子束熔化技術(shù)是一種以電子束作為熱源、采用鋪粉方式的金屬增材制造技術(shù)，其基本原理和制造流程與SLS和SLM基本一致，只是將熱源替換為電子束，如圖1-4所示。由于電子束相較于激光而言，電子束的功率更大、材料對電子束的吸收率更高，因此選區(qū)電子束熔化技術(shù)具有效率高、熱應(yīng)力小的特點，適用于鈦合金、鈦鋁合金等難熔金屬和高性能金屬的成形[27,28]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]金屬增材制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 程梓原.  世界有色金屬. 2018(15)
[7]42CrMo合金表面單道軌跡激光熔覆工藝研究[J]. 程偉,武美萍,唐又紅,王航,葉秀.  激光與光電子學進展. 2019(04)
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[9]支持向量機的功能復(fù)合材料離心鑄造參數(shù)自適應(yīng)優(yōu)化[J]. 田靜,侯擊波.  鑄造技術(shù). 2018(08)
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博士論文
[1]Al-Si合金的選擇性激光熔化工藝參數(shù)與性能研究[D]. 王小軍.中國地質(zhì)大學（北京） 2014

碩士論文
[1]面向再制造的激光熔覆的工藝參數(shù)多目標優(yōu)化[D]. 許向川.中北大學 2019
[2]傾斜基面上激光熔覆成形工藝基礎(chǔ)與力學性能研究[D]. 何宇.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]激光近凈成形金屬三元葉輪葉片實驗研究[D]. 石龍飛.大連理工大學 2016
[4]激光近凈成形316L不銹鋼塊體材料的工藝與性能研究[D]. 李俊鑫.大連理工大學 2016
[5]激光近凈成形工藝研究及其性能分析[D]. 沈初杰.合肥工業(yè)大學 2016
[6]激光近凈成形氧化鋁薄壁件溫度場模擬與優(yōu)化[D]. 吳楠.大連理工大學 2013



本文編號：3023517