半導(dǎo)體激光熔覆技術(shù)具有成形稀釋率低、裂紋缺陷少等優(yōu)點(diǎn),逐步成為部件強(qiáng)化、修復(fù)的有效手段之一。在工程應(yīng)用中,隨著金屬部件的表面形貌與狀態(tài)日益復(fù)雜,對(duì)激光熔覆成形的精度與質(zhì)量提出了更高的要求;同時(shí),為了降低打磨等后續(xù)機(jī)加工難度、縮短處理流程,也要求將熔覆過(guò)程由“近形”轉(zhuǎn)變?yōu)榫_成形控制。但是,由于缺乏對(duì)熱過(guò)程作用機(jī)理的深入研究,無(wú)法解析熱源特征對(duì)成形狀態(tài)的影響機(jī)制,目前激光熔覆的成形控制只能依靠大量工藝試驗(yàn)與人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)整定與優(yōu)化。為此,文中針對(duì)熔覆成形的熱物理過(guò)程,利用高速攝像與紅外系統(tǒng)采集、分析光粉的熱作用過(guò)程,建立不同特征階段的熱物理模型,分析不同參數(shù)對(duì)熱物理行為的影響機(jī)制。主要的研究工作如下:（1）針對(duì)粉末預(yù)置時(shí),分析不同特征階段對(duì)成形狀態(tài)的影響,結(jié)合熱吸收、傳導(dǎo)、積累、散失、輻射等作用,研究不同階段的熱平衡狀態(tài),建立可以描述熱物理過(guò)程的狀態(tài)方程,同時(shí)定性分析不同參數(shù)對(duì)于熱物理行為的作用規(guī)律與影響機(jī)制,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了激光功率、離焦量、粉末粒度等參數(shù)對(duì)不同特征階段的影響規(guī)律。（2）在粉末旁軸送入時(shí),首先針對(duì)無(wú)激光作用下的粉末束流行為進(jìn)行了高速攝像采集,結(jié)合設(shè)計(jì)的圖像處理算法,分... 

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 激光熔覆技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 激光與粉末交互作用的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 粉末預(yù)置時(shí)與激光的交互作用
        1.3.2 粉末旁軸送入時(shí)與激光的交互作用
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
    2.2 熔覆過(guò)程高速攝像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.1 預(yù)置粉末激光熔覆過(guò)程動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)
        2.2.2 旁軸送粉激光熔覆過(guò)程動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)
    2.3 旁軸送粉熱過(guò)程紅外采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.4 小結(jié)
第3章 粉末預(yù)置時(shí)與激光交互作用的熱物理過(guò)程解析
    3.1 粉末層到熔覆層形成過(guò)程的圖像采集
        3.1.1 熔覆過(guò)程特征階段的提取與分析
    3.2 不同特征階段的熱物理過(guò)程解析
        3.2.1 初始階段的熱物理過(guò)程解析
        3.2.2 特征階段一的熱物理過(guò)程解析
        3.2.3 特征階段二的熱物理過(guò)程解析
        3.2.4 成形階段的熱物理過(guò)程解析
    3.3 不同工藝參數(shù)對(duì)粉末熔化熱物理過(guò)程的影響
        3.3.1 不同激光功率對(duì)熔覆過(guò)程特征階段的影響
        3.3.2 不同離焦量對(duì)熔覆過(guò)程特征階段的影響
        3.3.3 不同粉末顆粒大小對(duì)熔覆過(guò)程特征階段的影響
    3.4 小結(jié)
第4章 粉末旁軸送入時(shí)與激光交互作用的熱物理過(guò)程解析
    4.1 粉末束流的形態(tài)采集與分析
        4.1.1 送粉器性能的標(biāo)定
        4.1.2 粉末流形態(tài)采集與圖像特征處理
        4.1.3 粉斑大小的預(yù)測(cè)
        4.1.4 送粉轉(zhuǎn)速對(duì)粉末流宏觀形貌的影響
    4.2 粉末旁軸送入時(shí)的熱過(guò)程采集與分析
        4.2.1 灰度圖像處理
        4.2.2 不同激光功率對(duì)激光作用區(qū)域粉末顆粒狀態(tài)的影響
        4.2.3 不同離焦量對(duì)激光作用區(qū)域粉末顆粒狀態(tài)的影響
        4.2.4 不同粉末顆粒大小對(duì)激光作用區(qū)域粉末顆粒狀態(tài)的影響
    4.3 粉末旁軸送入時(shí)的熱物理過(guò)程解析
        4.3.1 粉末在激光作用下的變化過(guò)程
        4.3.2 粉末顆粒的溫升模型
        4.3.3 粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)模型
    4.4 不同參數(shù)對(duì)粉末顆粒離開激光束時(shí)的溫度影響
        4.4.1 激光功率對(duì)粉末顆粒溫度的影響
        4.4.2 離焦量對(duì)粉末顆粒溫度的影響
        4.4.3 粉末顆粒大小對(duì)粉末顆粒溫度的影響
    4.5 不同參數(shù)作用對(duì)粉末顆粒熔化熱物理過(guò)程影響及溫度檢測(cè)
        4.5.1 不同激光功率下粉末顆粒的形態(tài)及溫度檢測(cè)
        4.5.2 不同離焦量下粉末顆粒的形態(tài)及溫度檢測(cè)
        4.5.3 不同顆粒直徑下粉末顆粒的形態(tài)及溫度檢測(cè)
    4.6 小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄B 粉末束流圖像處理程序


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光熔覆工藝參數(shù)對(duì)熔覆層形貌的影響及優(yōu)化[J]. 于天彪,宋博學(xué),郗文超,馬哲倫.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[2]工藝參數(shù)對(duì)同軸送出粉末流動(dòng)狀態(tài)的影響[J]. 楊義成,王威,王旭友,黃瑞生.  焊接學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]同軸送粉和壓片預(yù)置激光熔覆NiCoCrAlY涂層工藝比較[J]. 馮君,田宗軍,王東生,楊友文.  應(yīng)用激光. 2015(01)
[4]激光制造中同軸粉末流場(chǎng)分析與檢測(cè)[J]. 劉立峰,董麗瑩,董玲,王云山.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(08)
[5]曲軸軸頸損傷表面的激光熔覆再制造修復(fù)[J]. 封慧,李劍峰,孫杰.  中國(guó)激光. 2014(08)
[6]同軸送粉激光熔覆中激光透過(guò)率研究[J]. 申衛(wèi)國(guó),岑虎,雷劍波,劉立峰,王云山.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(08)
[7]激光熔覆單道沉積軌跡橫截面形貌變化規(guī)律研究[J]. 高士友,李健,李臣光,周野飛.  中國(guó)激光. 2013(05)
[8]粉末性質(zhì)對(duì)同軸送粉激光熔覆中粉末流場(chǎng)的影響規(guī)律[J]. 劉昊,虞鋼,何秀麗,李少霞.  中國(guó)激光. 2013(05)
[9]45號(hào)鋼熱處理工藝常見(jiàn)問(wèn)題及其預(yù)防措施[J]. 孔建,姜明國(guó).  裝備制造技術(shù). 2013(04)
[10]激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展[J]. 王東生,田宗軍,沈理達(dá),黃因慧.  應(yīng)用激光. 2012(06)

博士論文
[1]基于紅外熱成像的溫度場(chǎng)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王華偉.中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2013
[2]金屬粉末選擇性激光熔化成形的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題研究[D]. 李瑞迪.華中科技大學(xué) 2010
[3]激光燒結(jié)銅基合金的關(guān)鍵工藝及基礎(chǔ)研究[D]. 顧冬冬.南京航空航天大學(xué) 2007

碩士論文
[1]半導(dǎo)體激光與TIG電弧復(fù)合熱源的熔覆成形機(jī)理研究[D]. 李旭賓.蘭州理工大學(xué) 2018
[2]燃?xì)廨啓C(jī)葉片激光增材修復(fù)基礎(chǔ)研究[D]. 楊義成.機(jī)械科學(xué)研究總院 2017
[3]45號(hào)鋼激光熔覆技術(shù)研究[D]. 張吉慶.遼寧工業(yè)大學(xué) 2016
[4]激光熔覆層幾何特征與熔池表面張力初步研究[D]. 李健.燕山大學(xué) 2014
[5]基于CCD的激光熔覆在線檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[D]. 楊柳杉.湖南大學(xué) 2011
[6]316不銹鋼金屬粉末的選擇性激光燒結(jié)成形研究[D]. 潘琰峰.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3711962