基于大功率激光提高近净成形加工速度的研究

发布时间：2017-08-14 08:05

  本文关键词：基于大功率激光提高近净成形加工速度的研究

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【摘要】：激光近净成形技术充分利用与结合了快速成型和激光熔覆两项技术的优点,在实际生产中表现出零件设计便捷、材料利用率高,且成形零件力学与化学性能强等极大的价值,因此被广泛的运用到航空航天、汽车制造、生物医用等领域。目前,不锈钢金属激光近净成形零件多在2000W以下激光条件下制备,因为在2000W以下的激光条件熔池热量累积小,易于成形,但成形过程激光扫描速度慢,成形时间较长。而3000W以上大功率激光近净成形还很少报导,本文在3000W以上较大功率条件下,对影响激光近净成形单道的工艺参数进行了研究,总结了激光功率、扫描速度、送粉速度对熔覆层表面形貌的影响规律,得到了一组在高功率条件下激光近净成形的最优参数。基于单道实验的最优工艺参数组合,开展多道平铺零件的成形设计,对成形过程的抬升量、扫描路径进行了分析与优化,有效的改善了两端塌陷不齐的缺陷,成功得到表面平整光滑、两端对称、层高一致的平铺零件。对成形零件进行性能测试,结果表明成形件内部微观组织分布均匀致密,硬度与抗拉强度良好,证明相比于小功率激光条件下成形相同的零件,采用大功率激光,通过优化工艺参数和扫描路径能够成形出同样理想的零件,而成形时间大大缩短,有效的提高了加工速度。
【关键词】：激光近净成形 大功率激光 优化工艺参数 成形时间 加工速度
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 激光近净成形技术产生的背景14-15
• 1.2 快速成型技术的发展概况15-16
• 1.3 激光熔覆技术的发展概况16
• 1.4 激光近净成形国内外研究进展16-19
• 1.5 本课题的主要研究意义与工作内容19-20
• 2 激光近净成形技术20-25
• 2.1 快速成型技术原理20
• 2.2 激光熔覆技术原理20-22
• 2.3 激光近净成形技术22-25
• 2.3.1 激光近净成形技术原理22-23
• 2.3.2 激光近净成形技术的特点23-24
• 2.3.3 激光近净成形技术的应用24-25
• 3 激光近净成形实验条件及实验方案25-35
• 3.1 激光近净成形系统组织部分25-32
• 3.1.1 激光器25-26
• 3.1.2 激光冷水机26-27
• 3.1.3 送粉系统27-30
• 3.1.4 KUKA机器人30-32
• 3.1.5 实验加工平台32
• 3.2 实验材料的选定32-33
• 3.3 实验方案33
• 3.4 本章小节33-35
• 4 激光近净成形主要工艺参数的影响35-48
• 4.1 单道单层激光近净成形实验35-39
• 4.1.1 激光功率对单道形貌的影响36-37
• 4.1.2 扫描速度对单道形貌的影响37-38
• 4.1.3 送粉速度对单道形貌的影响38-39
• 4.2 单道多层激光近净成形实验39-42
• 4.2.1 激光近净成形路径控制软件的开发39-40
• 4.2.2 激光近净成形抬升量的确定40-42
• 4.3 多道平铺零件实验42-46
• 4.3.1 搭接率的确定42-43
• 4.3.2 模型建立与分层处理43-44
• 4.3.3 扫描路径的优化44-46
• 4.4 本章小结46-48
• 5 大功率激光近净成形件的微观组织结构与性能分析48-52
• 5.1 成形件的金相分析48-49
• 5.2 成形件的显微硬度分析49
• 5.3 成形件的抗拉强度分析49-50
• 5.4 本章小结50-52
• 6 结论与展望52-53
• 6.1 主要结论52
• 6.2 研究展望52-53
• 参考文献53-58
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况58

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本文编号：671592