本文關(guān)鍵詞：鎳合金零件激光熔覆成形工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光熔覆成形技術(shù)具有成形速度快,材料適用范圍廣,制造柔性高等優(yōu)點(diǎn),能夠制造出在傳統(tǒng)加工方式下難以加工的零件。但是,由于熔覆成形過(guò)程涉及多個(gè)工藝參數(shù)的相互耦合,同時(shí)金屬粉末快速熔化、凝固以及熔池內(nèi)存在高溫高熱、對(duì)流傳質(zhì)等現(xiàn)象,使得成形質(zhì)量很難控制。因此,研究工藝參數(shù)對(duì)成形精度、成形組織及其性能的影響規(guī)律對(duì)于提高成形質(zhì)量具有重要意義。本文討論了目前激光熔覆成形精度控制、成形質(zhì)量控制和多孔零件成形的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),建立了單道熔覆層形貌預(yù)測(cè)模型、多道搭接熔覆搭接率預(yù)測(cè)與修正模型以及三維實(shí)體成形過(guò)程中Z軸單層抬升量預(yù)估計(jì)模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了工藝參數(shù)對(duì)熔覆層宏觀形貌、熔覆層組織形態(tài)、力學(xué)性能等方面的影響規(guī)律。主要包括以下內(nèi)容:首先,基于熔池能量輸入與熔覆層寬度的關(guān)系建立了熔覆層形貌預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型,確立了工藝參數(shù)與熔覆層形貌的函數(shù)關(guān)系,能夠直觀地反映工藝參數(shù)對(duì)熔覆層形貌的影響,可以用于優(yōu)化工藝參數(shù)獲得所需要的熔覆層形貌。對(duì)于精度要求更高的場(chǎng)合,建立了基于ANSYS瞬態(tài)溫度場(chǎng)的幾何形貌數(shù)值模擬。然后,分析了工藝參數(shù)對(duì)多道搭接熔覆層高度均勻性的影響,確定了工藝參數(shù)與多道搭接率的匹配關(guān)系,建立了搭接率預(yù)測(cè)與修正模型,提高了熔覆層表面平整性能。在單道熔覆和多道搭接基礎(chǔ)上進(jìn)行多層堆積熔覆成形實(shí)驗(yàn),建立了Z軸單層抬升量預(yù)估計(jì)模型,可確保成形件的宏觀尺寸精度。同時(shí),通過(guò)掃描路徑控制法,進(jìn)行多孔件激光熔覆成形實(shí)驗(yàn),研究了不同偏移距對(duì)孔隙度和通孔率的影響規(guī)律,研究結(jié)果為多孔件的制備提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。最后,對(duì)熔覆層金相組織進(jìn)行觀察,測(cè)量了熔覆層不同位置處的顯微硬度,同時(shí)還進(jìn)行了多孔鎳合金壓縮性能實(shí)驗(yàn)。研究表明:激光熔覆成形過(guò)程中的溫度梯度(G)和熔池凝固速率(R)的比值(G/R)決定著熔覆層組織形態(tài)和顯微硬度,G/R值越小,熔覆組織越細(xì)密,硬度越大,G/R值越大,熔覆組織越粗大,硬度越小;建立了孔隙度與壓縮彈性模量之間聯(lián)系,通過(guò)調(diào)節(jié)孔隙度可以獲得期望的壓縮彈性模量。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆成形 形貌預(yù)測(cè) 成形精度 組織形態(tài) 顯微硬度 壓縮性能
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 研究背景與課題來(lái)源9-10
• 1.2 激光熔覆成形技術(shù)研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 激光熔覆成形技術(shù)機(jī)理及特點(diǎn)10-12
• 1.2.2 激光熔覆成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 激光熔覆成形技術(shù)的影響因素14-15
• 1.2.4 激光熔覆成形精度控制研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 激光熔覆成形組織及性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 多孔零件激光熔覆成形研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 論文主要內(nèi)容與總體結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4.1 論文的主要內(nèi)容19-20
• 1.4.2 論文的總體結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 Ni60合金單道熔覆工藝實(shí)驗(yàn)與幾何形貌預(yù)測(cè)21-42
• 2.1 引言21
• 2.2 工藝參數(shù)對(duì)單道熔覆層形貌變化規(guī)律的研究21-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料22-23
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及其結(jié)果23-24
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論分析24-27
• 2.3 基于激光能量輸入的熔覆層幾何形貌預(yù)測(cè)27-34
• 2.3.1 形貌預(yù)測(cè)中的若干問(wèn)題及解決方法27-31
• 2.3.2 幾何形貌數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型31-33
• 2.3.3 理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析33-34
• 2.4 基于ANSYS瞬態(tài)溫度場(chǎng)的幾何形貌數(shù)值模擬34-41
• 2.4.1 基本假設(shè)35
• 2.4.2 數(shù)學(xué)模型35-36
• 2.4.3 材料參數(shù)及邊界條件確定36-37
• 2.4.4 模型的建立、求解及結(jié)果分析37-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 致密與多孔零件激光熔覆成形實(shí)驗(yàn)研究42-61
• 3.1 引言42
• 3.2 單層多道搭接熔覆工藝研究42-53
• 3.2.1 搭接率的定義42-43
• 3.2.2 搭接率優(yōu)選判據(jù)43-45
• 3.2.3 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層高度均勻性的影響分析45-53
• 3.3 多層堆積熔覆成形實(shí)驗(yàn)研究53-56
• 3.3.1 Z軸單層抬升量的確定53-54
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-56
• 3.4 多孔鎳合金的制備研究56-60
• 3.4.1 多孔成形原理57
• 3.4.2 孔隙度、通孔率測(cè)量57-58
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析58-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第四章 激光熔覆成形微觀組織及力學(xué)性能分析61-74
• 4.1 引言61
• 4.2 性能檢測(cè)方法61-63
• 4.2.1 熔覆組織檢測(cè)61
• 4.2.2 顯微硬度檢測(cè)61-62
• 4.2.3 壓縮實(shí)驗(yàn)62-63
• 4.3 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層組織與顯微硬度的影響63-70
• 4.3.1 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層組織的影響63-68
• 4.3.2 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層顯微硬度的影響68-70
• 4.4 多孔鎳合金壓縮性能實(shí)驗(yàn)70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 總結(jié)與創(chuàng)新點(diǎn)74-75
• 5.1.1 本文總結(jié)74-75
• 5.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)75
• 5.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與獲得的榮譽(yù)82-84

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