本文關(guān)鍵詞：基于光內(nèi)送粉激光熔覆扭曲薄壁件的成形研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光熔覆成形技術(shù)LCRM（Laser Cladding Rapid Manufacturing）是20世紀(jì)90年代中后期發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造技術(shù)，它綜合了激光熔覆技術(shù)與快速成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在汽車、鋼鐵、航空、航天、電子等方面都有廣泛應(yīng)用。目前此項(xiàng)技術(shù)中成形所采用送粉方式多為光外側(cè)向同軸送粉，該種方式激光束與粉末耦合性差，成形件表面較粗糙，金屬粉末利用率低。本實(shí)驗(yàn)室提出一種新的光內(nèi)送粉激光熔覆成形技術(shù)，具有光粉耦合好，粉末利用率高，熔道平整等優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)對(duì)光內(nèi)送粉激光熔覆熔池溫度場以及熔覆成形扭曲薄壁高層零件進(jìn)行研究。 設(shè)計(jì)了一種新型光內(nèi)泄壓送粉噴嘴。在原有環(huán)形光光內(nèi)送粉激光熔覆成形光頭的基礎(chǔ)上，對(duì)送粉噴嘴進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種泄壓送粉噴嘴，送粉效果顯示泄壓后的粉末束在保護(hù)氣體的約束下匯聚的更細(xì)，直線段距離更長，可進(jìn)一步提高粉末利用率，同時(shí)有助于薄壁件的熔覆成形。 分析了光內(nèi)送粉單道激光熔覆的溫度場。理論分析了環(huán)形光輻照下掃描線寬方向吸收能量的“馬鞍形”分布，建立了環(huán)形光光內(nèi)送粉單道激光熔覆的有限元模型，得到了單道熔覆過程中熔池的溫度場分布呈彗星狀，高溫區(qū)域形狀似“馬鞍形”；提出了通過觀察熔池橫斷面溫度分布等值線圖來判斷熔覆層成形質(zhì)量和其與基體的結(jié)合情況，且單道實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性；另外熔池中心的定點(diǎn)在環(huán)形光掃過時(shí)經(jīng)歷了兩次升溫和降溫的過程，熔池近邊緣和熔池中心的點(diǎn)在光斑掃過的時(shí)候溫差不大，說明了環(huán)形光光內(nèi)送粉激光熔覆的優(yōu)越性。 系統(tǒng)研究了激光功率、送粉速率、掃描速度和離焦量等因素對(duì)激光熔覆成形單道熔覆層表面形貌以及熔覆層高度和寬度的影響。研究得出了一些重要結(jié)論，為采用該工藝成形薄壁扭曲零件以及今后環(huán)形光光內(nèi)送粉激光熔覆成形技術(shù)的應(yīng)用提供重要參考和依據(jù)。 試驗(yàn)堆積成形了扭曲薄壁件。在單道實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定了扭曲薄壁件光內(nèi)送粉激光熔覆成形的初始參數(shù)和試驗(yàn)方案；建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形的有限元模型，分析了扭曲薄壁件熔覆成形過程中溫度場的演變過程和定點(diǎn)溫度的熱循環(huán)，并且通過仿真實(shí)時(shí)控制模型中輸入激光功率的大小，模擬得到了保持熔池溫度穩(wěn)定時(shí)激光功率的變化值；通過層高控制和參照數(shù)值計(jì)算得到的功率變化值調(diào)節(jié)激光器功率，成功熔覆成形了扭曲薄壁件，性能分析表明：成形件表面光滑，沒有粘粉，尺寸與設(shè)計(jì)數(shù)值基本相同，，組織細(xì)小致密，與基體形成冶金結(jié)合，且成形件硬度較高。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 快速成形 光內(nèi)送粉 扭曲薄壁件 溫度場
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TG665
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 前言11
• 1.2 激光熔覆成形技術(shù)簡介11-12
• 1.2.1 LCRM 的技術(shù)原理11
• 1.2.2 LCRM 技術(shù)的主要特點(diǎn)11-12
• 1.3 激光熔覆成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 激光熔覆成形國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 激光熔覆成形國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 扭曲薄壁件激光熔覆成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 光內(nèi)送粉激光熔覆成形發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 圓形光外送粉的不足15-16
• 1.4.2 光內(nèi)送粉激光熔覆的原理及優(yōu)點(diǎn)16-17
• 1.4.3 光內(nèi)送粉激光熔覆尚未研究的問題17
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 光內(nèi)送粉激光熔覆成形光頭與送粉噴嘴改進(jìn)19-28
• 2.1 光內(nèi)送粉激光熔覆成形系統(tǒng)組成19-22
• 2.2 光內(nèi)送粉激光熔覆成形光頭22-24
• 2.2.1 環(huán)形光光內(nèi)送粉光頭結(jié)構(gòu)原理22
• 2.2.2 環(huán)形光光內(nèi)送粉光頭優(yōu)點(diǎn)22-23
• 2.2.3 現(xiàn)有光內(nèi)送粉光頭送粉噴嘴的不足23-24
• 2.3 光內(nèi)送粉激光熔覆成形泄壓噴嘴24-27
• 2.3.1 光內(nèi)送粉光頭泄壓噴嘴結(jié)構(gòu)原理24-26
• 2.3.2 光內(nèi)送粉光頭泄壓噴嘴安裝調(diào)試26
• 2.3.3 光內(nèi)送粉光頭泄壓噴嘴送粉效果26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 環(huán)形光光內(nèi)送粉激光熔覆溫度場分析28-40
• 3.1 前言28
• 3.2 環(huán)形光斑能量理論分析28-31
• 3.2.1 激光模式29-30
• 3.2.2 圓形光與環(huán)形光的能量分布分析30-31
• 3.3 環(huán)形光輻照下激光熔覆溫度場仿真31-33
• 3.3.1 材料屬性32
• 3.3.2 模型建立與網(wǎng)格劃分32
• 3.3.3 邊界條件的處理32-33
• 3.4 結(jié)果分析33-39
• 3.4.1 光內(nèi)送粉激光熔覆溫度場分析33-34
• 3.4.2 不同功率下光內(nèi)送粉激光熔覆溫度場34-36
• 3.4.3 光內(nèi)送粉激光熔覆過程中定點(diǎn)溫度變化規(guī)律36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 環(huán)形光光內(nèi)送粉激光熔覆工藝研究40-50
• 4.1 前言40-41
• 4.2 工藝參數(shù)對(duì)單道熔覆層表面形貌的影響41-45
• 4.2.1 激光功率對(duì)熔覆層表面形貌的影響41-42
• 4.2.2 掃描速度對(duì)熔覆層表面形貌的影響42-43
• 4.2.3 送粉速率對(duì)熔覆層表面形貌的影響43-44
• 4.2.4 離焦量對(duì)熔覆層表面形貌的影響44-45
• 4.3 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層高度和寬度的影響45-48
• 4.3.1 離焦量對(duì)熔覆層高度和寬度的影響45-46
• 4.3.2 激光功率對(duì)熔覆層高度和寬度的影響46-47
• 4.3.3 掃描速度對(duì)熔覆層高度和寬度的影響47-48
• 4.3.4 送粉速率對(duì)熔覆層高度和寬度的影響48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 扭曲薄壁件光內(nèi)送粉激光熔覆成形研究50-79
• 5.1 前言50
• 5.2 扭曲薄壁件光內(nèi)送粉激光熔覆成形工藝基礎(chǔ)研究50-55
• 5.2.1 試驗(yàn)方案50-52
• 5.2.2 掃描路徑的選擇52-53
• 5.2.3 工藝參數(shù)的確定53-55
• 5.3 扭曲薄壁件光內(nèi)送粉激光熔覆成形溫度場數(shù)值模擬55-70
• 5.3.1 模型的建立56-60
• 5.3.2 有限元分析流程及功率控制原理60-63
• 5.3.3 功率控制下成形扭曲薄壁的溫度場63-69
• 5.3.4 扭曲薄壁成形過程激光功率值的變化69-70
• 5.4 扭曲薄壁件光內(nèi)送粉激光熔覆成形試驗(yàn)70-74
• 5.4.1 扭曲薄壁件成形過程中的層高控制70-72
• 5.4.2 熔池溫度控制72-74
• 5.5 扭曲薄壁件性能分析74-77
• 5.5.1 成形件外觀及尺寸74-75
• 5.5.2 微觀組織分析75-76
• 5.5.3 顯微硬度分析76-77
• 5.6 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 全文總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文85-87
• 致謝87-88

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 曹非;基于光內(nèi)同軸送粉激光熔覆變截面異形薄壁件堆積成形研究[D];蘇州大學(xué);2013年

2 李冀;環(huán)形光激光熔覆變截面薄壁件的成形與控制[D];蘇州大學(xué);2013年

3 張迎寅;光內(nèi)粉絲同送熔覆工藝及成形研究[D];蘇州大學(xué);2013年

4 朱萍;同軸送絲激光熔覆工藝研究及薄壁墻成形堆積[D];蘇州大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于光內(nèi)送粉激光熔覆扭曲薄壁件的成形研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：365566