增材制造（AM）技術以其獨特的可以控制構建任意復雜的宏/微觀結構的能力被廣泛應用于各類工業(yè)制備領域,其又被稱為3D打印技術,有著各種不同的工藝類別。其中,激光選區(qū)熔化技術（SLM技術）可以制造出高密度、高精度、性能出色和工藝穩(wěn)定的工件,備受業(yè)界關注�，F(xiàn)階段SLM技術在實際應用中出現(xiàn)的粉末不均、熔點突出、加工件翹曲等問題,會嚴重影響到鋪粉質量,進而影響到成型工件質量,為了提高激光選區(qū)熔化成形的效率和質量,本論文基于傳統(tǒng)的壓電效應完成了智能刮刀監(jiān)測技術的研究。在本論文中主要完成了以下工作:（1）完成了對傳統(tǒng)壓電阻抗法檢測技術理論的研究,并根據(jù)此理論做出了相關應用的技術仿真;（2）創(chuàng)新地完成了兩套智能刮刀的設計,可以有效地提高智能刮刀監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度;（3）完成了兩個版本智能刮刀監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā),其中包括實驗室驗證系統(tǒng)版本和工業(yè)上線系統(tǒng)版本;（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能測試與數(shù)據(jù)分析,對系統(tǒng)展開了性能優(yōu)化,將實驗室系統(tǒng)的測試靈敏度最高提升至10μm。通過本論文的工作,實現(xiàn)了在SLM技術中刮刀工作狀態(tài)及鋪粉質量的監(jiān)測,并為后續(xù)增材制造智能化奠定了基礎。 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLM系統(tǒng)結構圖

電子科技大學碩士學位論文4面積小于同等體積的半圓球形與熔池表面的接觸面積，液狀物更傾向于以球體狀態(tài)存在，此時液狀物不能在粉床或半成型件表面均勻展開，固狀物無法被濕潤，導致球形化。2.翹曲變形在SLM的多層沉積技術中，由于其加工期間存在的高溫度梯度，加工件內部通常會出現(xiàn)復雜的殘余應力（RS），在制造過程中，上一層因為高溫會出現(xiàn)膨脹，而下一層會冷卻下來并收縮，將這一現(xiàn)象擴展到多層，最終會導致沿制造方向的較高的溫度梯度。在生產制造期間，溫度梯度導致零件各部分的膨脹和收縮程度不同，零件內部存在熱應力以及殘余應力[38-39]，因此，在制造期間的高溫度梯度下，當零件內部支撐或基板無法承受多層的內部應力積累時，就會發(fā)生分層和翹曲變形的情況，如圖1-3所示為金屬零件發(fā)生翹曲分離開基板的實物圖[40]。圖1-3零件翹曲與基板分離[40]加工件的翹曲變形會給零件甚至是SLM設備運行帶來嚴重的影響，如圖1-4所示為零件1和零件2的加工設計圖與成型件的效果對比[40]，成型件發(fā)生了嚴重的變形現(xiàn)象；而且在零件的后續(xù)使用中，往往也伴隨著殘余應力的釋放導致零件的后續(xù)變形，影響工件的性能及使用壽命。（a）(b)(c)(d)圖1-4加工設計圖與成型件對比[40]。(a)零件1設計圖；（b）零件1實物圖；（c）零件2設計圖；（d）零件2實物圖

電子科技大學碩士學位論文4面積小于同等體積的半圓球形與熔池表面的接觸面積，液狀物更傾向于以球體狀態(tài)存在，此時液狀物不能在粉床或半成型件表面均勻展開，固狀物無法被濕潤，導致球形化。2.翹曲變形在SLM的多層沉積技術中，由于其加工期間存在的高溫度梯度，加工件內部通常會出現(xiàn)復雜的殘余應力（RS），在制造過程中，上一層因為高溫會出現(xiàn)膨脹，而下一層會冷卻下來并收縮，將這一現(xiàn)象擴展到多層，最終會導致沿制造方向的較高的溫度梯度。在生產制造期間，溫度梯度導致零件各部分的膨脹和收縮程度不同，零件內部存在熱應力以及殘余應力[38-39]，因此，在制造期間的高溫度梯度下，當零件內部支撐或基板無法承受多層的內部應力積累時，就會發(fā)生分層和翹曲變形的情況，如圖1-3所示為金屬零件發(fā)生翹曲分離開基板的實物圖[40]。圖1-3零件翹曲與基板分離[40]加工件的翹曲變形會給零件甚至是SLM設備運行帶來嚴重的影響，如圖1-4所示為零件1和零件2的加工設計圖與成型件的效果對比[40]，成型件發(fā)生了嚴重的變形現(xiàn)象；而且在零件的后續(xù)使用中，往往也伴隨著殘余應力的釋放導致零件的后續(xù)變形，影響工件的性能及使用壽命。（a）(b)(c)(d)圖1-4加工設計圖與成型件對比[40]。(a)零件1設計圖；（b）零件1實物圖；（c）零件2設計圖；（d）零件2實物圖

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]選區(qū)激光熔化成型不銹鋼零件特性與工藝研究[D]. 王迪.華南理工大學 2011
[2]金屬粉末選擇性激光熔化成形的關鍵基礎問題研究[D]. 李瑞迪.華中科技大學 2010

碩士論文
[1]選擇性激光熔化金屬零件翹曲變形的研究[D]. 祝彬彬.浙江工業(yè)大學 2017
[2]基于視覺的激光選區(qū)熔化成形鋪粉質量在線監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 張鵬.華中科技大學 2017
[3]激光選區(qū)熔化鋪粉系統(tǒng)設計研究[D]. 崔祎赟.南京理工大學 2016
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本文編號：2952248