本文關(guān)鍵詞：一種選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金構(gòu)件的成形及性能研究

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【摘要】：鋁硅合金具有良好的力學(xué)性能和鑄造性能,其密度較小,抗蝕性良好,鋁硅合金鑄件在航空、儀表及一般機(jī)械領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,例如汽車發(fā)動機(jī)的缸蓋、進(jìn)氣歧管、活塞、輪轂、轉(zhuǎn)向助力器殼體等。但鋁硅合金在鑄造過程中會形成很多缺陷,而且存在生產(chǎn)周期長材料利用率低等問題。針對傳統(tǒng)鑄造鋁硅合金成形復(fù)雜形狀零部件過程中出現(xiàn)的生產(chǎn)模具成本高、生產(chǎn)周期長、材料利用率低等突出問題,本論文利用Solidworks建模軟件建立了選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金構(gòu)件,并對其進(jìn)行添加支撐處理。研究了支撐添加的目的,構(gòu)件的擺放對支撐添加的影響,支撐的類型和支撐添加的考慮因素。通過對支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計和成形構(gòu)件臨界傾角的研究,得到了三種支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并分析了支撐齒形的幾個參數(shù)對成形構(gòu)件質(zhì)量和去除支撐結(jié)構(gòu)的影響,得出選區(qū)激光熔化成形構(gòu)件臨界傾角為30°,最后分析研究了目前支撐的添加所遇到的問題和解決方法。研究影響選區(qū)激光熔化成形過程中構(gòu)件質(zhì)量的因素。通過打印彎管實物可知,臺階效應(yīng)對于選區(qū)激光熔化成形彎管的曲面結(jié)構(gòu)影響較大,直接影響成形構(gòu)件曲面的表面質(zhì)量,要想得到質(zhì)量比較好的成形構(gòu)件,必須盡量減小臺階效應(yīng)的影響。對加支撐后得到的模型進(jìn)行切片處理,得到G代碼,導(dǎo)入金屬打印機(jī)EOS中進(jìn)行打印。通過實驗研究得到選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金最優(yōu)的工藝參數(shù)為:激光能量:200W;激光掃描速度:200mm/s;激光掃描間距:0.15mm;激光停留時間:80μs;鋪粉層厚:30μm。在最優(yōu)工藝參數(shù)條件下制備成形構(gòu)件,對比研究了選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金與傳統(tǒng)鑄造AlSi10Mg合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長率等力學(xué)性能參數(shù),發(fā)現(xiàn)選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金力學(xué)性能更加優(yōu)異。對最優(yōu)工藝參數(shù)條件下得到的選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金試樣進(jìn)行熱處理,具體工藝為:在450℃溫度條件下分別保溫1h,2h、4h,然后將其放入水中進(jìn)行水冷處理。通過對比熱處理前后選區(qū)激光熔化AlSi10Mg合金的硬度、顯微形貌、微觀形貌的變化,探究了熱處理工藝對合金上述性能的影響。結(jié)果表明,隨著熱處理的進(jìn)行,試樣的硬度先減小后趨于平緩,但還是高于鑄造AlSi10Mg合金的硬度。通過對合金進(jìn)行熱處理,使得合金內(nèi)部組織的結(jié)構(gòu)和成分更加的均勻。分析試樣表面微觀形貌后得出,合金中的孔隙缺陷主要是由于選區(qū)激光熔化過程中凝固速率快導(dǎo)致粉末顆粒之間存在的氣體溶解在熔池中導(dǎo)致的。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG665;TG292

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本文編號：1278176