鈦合金SLM成形過程中,由于激光能量的集中輸入易造成SLM溫度場的不均勻性與不穩(wěn)定性,導(dǎo)致粉末溫度產(chǎn)生非線性變化,繼而引起零件在成形過程中應(yīng)力過大,產(chǎn)生翹曲變形甚至開裂等缺陷�；赟LM溫度場對零件成形的影響,有必要從熱力學(xué)角度對鈦合金SLM過程進(jìn)行深入分析,從而揭示鈦合金SLM成形機理。本文采用有限元仿真與實驗相結(jié)合的方法,開展了鈦合金SLM成形機理研究。具體工作如下：(1)綜合考慮熱傳導(dǎo)、熱對流的影響,材料熱物理性能參數(shù)與溫度的非線性關(guān)系,及相變潛熱的影響,建立了鈦合金SLM溫度場有限元模型。利用參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)實現(xiàn)了激光熱源的施加和循環(huán)調(diào)用,利用單元生死技術(shù)實現(xiàn)了多層掃描的模擬。(2)在鈦合金SLM溫度場研究中,分析了不同激光功率和掃描速度對溫度場分布、熔池尺寸、液相時間、冷卻速度和相鄰熔道搭接效果的影響。重點探討了不同掃描策略的單層及其多層掃描對溫度場的影響。溫度場分析為后期試驗參數(shù)選擇提供理論指導(dǎo)。(3)在鈦合金SLM熱應(yīng)力場研究中,分析了SLM加工鈦合金產(chǎn)生翹曲變形的原因。通過溫度場分析得到的不同掃描策略下的溫度場結(jié)果,利用ANSYS熱結(jié)構(gòu)耦合的方法對SLM熱應(yīng)力...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 激光增材技術(shù)原理及分類
        1.2.1 激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)
        1.2.2 激光選區(qū)熔化技術(shù)
        1.2.3 激光近凈成形技術(shù)
    1.3 SLM的發(fā)展及研究概況
        1.3.1 SLM技術(shù)研究狀況
        1.3.2 國外SLM有限元研究現(xiàn)狀
        1.3.3 國內(nèi)SLM有限元研究現(xiàn)狀
    1.4 課題來源及研究意義
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 論文的研究內(nèi)容和意義
2 鈦合金SLM有限元建模理論與模型建立
    2.1 鈦合金SLM過程的特點
    2.2 鈦合金SLM有限元建模理論
        2.2.1 鈦合金SLM溫度場有限元分析理論
        2.2.2 鈦合金SLM應(yīng)力場有限元分析理論
    2.3 鈦合金SLM有限元模擬建模方法
        2.3.1 移動熱源處理以及多層堆積的實現(xiàn)
        2.3.2 材料非線性處理
        2.3.3 相變潛熱的處理
    2.4 APDL程序算法的實現(xiàn)
    2.5 SLM有限元模型的建立
    2.6 本章小結(jié)
3 鈦合金SLM溫度場分析
    3.1 掃描速度對鈦合金SLM溫度場的影響
        3.1.1 溫度場云圖特征分析
        3.1.2 典型溫度曲線分析
    3.2 激光功率對鈦合金SLM溫度場的影響
        3.2.1 溫度場云圖特征分析
        3.2.2 典型溫度曲線分析
    3.3 掃描策略對鈦合金SLM溫度場的影響
        3.3.1 溫度云圖分析
        3.3.2 典型溫度曲線分析
        3.3.3 溫度場分析
    3.4 本章小結(jié)
4 多層掃描鈦合金SLM溫度場及熱應(yīng)力分析
    4.1 SLM熱應(yīng)力分析實現(xiàn)方法
        4.1.1 SLM成形翹曲變形理論
        4.1.2 熱應(yīng)力耦合分析
        4.1.3 熱應(yīng)力耦合有限元模型建立
    4.2 鈦合金SLM熱應(yīng)力模擬結(jié)果及分析
        4.2.1 多層掃描鈦合金SLM溫度場分析
        4.2.2 多層掃描鈦合金SLM熱應(yīng)力場分析
    4.3 本章小結(jié)
5 鈦合金成形工藝試驗驗證
    5.1 試驗條件及方法
        5.1.1 試驗材料
        5.1.2 試驗設(shè)備
        5.1.3 組織觀察
    5.2 鈦合金的顯微組織與組織定向生長
        5.2.1 鈦合金的組織與相變原理
        5.2.2 鈦合金組織定向生長原理
    5.3 掃描速度對試件質(zhì)量的影響
    5.4 激光功率對試件質(zhì)量的影響
    5.5 掃描策略對試件質(zhì)量的影響
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3825697