激光近净成形工艺研究及其性能分析

发布时间：2017-09-06 19:24

  本文关键词：激光近净成形工艺研究及其性能分析

  更多相关文章： 激光近净成形 激光熔覆 成型精度 数值分析 恒温控制

【摘要】：激光近净成形制造技术综合了激光熔覆与快速成型两项技术的优点,属于一种全新的生产技术。这种技术能够结合物体三维模型快速生产各种需要的金属工件,被普遍运用于航空航天、汽车等产业中,因而这一技术获得了相关研究领域高度的重视。对激光近净成形平台的仪器选择和搭建工作进行介绍。为使激光源、送粉机构、运动机构等独立单元能够组成一个激光近净成形系统,将激光器、送粉机、高温计等设备的相关功能利用数字/模拟信号集成到机械手臂的控制机柜中,并在机械手臂的运动程序中添加信号输出语句,以便在运动过程中实现所有设备的同步控制。对所搭建的熔覆成型系统的基本性能进行了摸索研究。利用单道单层熔覆正交实验进行主要技术参数的分析,借此了解上述工艺参数对熔覆层高、宽两方面所造成的影响,最终确立一组合理的参数。利用得到的单道单层熔覆工艺参数进行成型实验,发现成型结果并不十分理想,为了分析实验失败的原因,建立了激光近净成形薄壁零件的有限元分析模型,结合ANSYS生死单元方法实现了成型过程中激光热源的移动加载,通过激光近净成形薄壁零件温度场的数值模拟,了解了各时间段模拟温度场内部温度状态,为零件生产工艺的优化提供了理论依据。在仿真模拟的基础上,通过采用双色高温计测量熔池温度,实现了对激光输出功率实时控制,成功完成了薄壁圆筒试件的制造。对所得试件进行实验分析,结果表明：与恒功率成型相比,恒温成型所得薄壁零件表面相对平滑,壁厚无上下规格差距明显的现象,整体无裂痕。
【关键词】：激光近净成形 激光熔覆 成型精度 数值分析 恒温控制
【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
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景及意义14-18
• 1.2 快速成型技术的发展概况18
• 1.3 激光熔覆技术的发展概况18-20
• 1.4 现阶段存在问题20-21
• 1.5 本文研究的主要内容21-22
• 第二章 激光近净成形技术22-28
• 2.1 激光熔覆技术原理22-24
• 2.2 快速成型技术原理24
• 2.3 激光近净成形技术24-28
• 2.3.1 激光近净成形技术原理24-25
• 2.3.2 激光近净成形技术的特点25-28
• 第三章 激光近净成形系统平台28-35
• 3.1 激光近净成形平台设备28-31
• 3.1.1 激光器28
• 3.1.2 熔覆头28-29
• 3.1.3 机械手臂29-30
• 3.1.4 送粉机30-31
• 3.1.5 加工平台31
• 3.1.6 高温计31
• 3.2 激光近净成形系统连接31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 单道单层熔覆工艺的研究35-44
• 4.1 单道单层熔覆实验35-36
• 4.1.1 实验材料35
• 4.1.2 实验方案35-36
• 4.2 工艺参数对熔覆层尺寸的影响36-41
• 4.3 单道工艺参数优化41-43
• 4.3.1 正交表因素、水平的选择41
• 4.3.2 正交实验结果与分析41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 激光近净成形的温度场模拟分析44-58
• 5.1 激光近净成形的理论基础44-48
• 5.1.1 激光近净成形过程中的能量分析45-46
• 5.1.2 粉末与激光的相互作用46
• 5.1.3 粉末与基体的相互作用46-47
• 5.1.4 激光近净成形过程中的热学分析47-48
• 5.2 激光近净成形过程模型的建立48-51
• 5.2.1 成型过程模型的处理48-49
• 5.2.2 模拟单元的选择49
• 5.2.3 生死单元技术49-50
• 5.2.4 定义材料属性50
• 5.2.5 划分网格50-51
• 5.2.6 温度场模拟计算过程51
• 5.3 有限元模拟计算结果分析51-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第六章 激光近净成形零件的实验及结果分析58-64
• 6.1 实验方案设计58-59
• 6.2 实验方法59
• 6.3 薄壁成型实验的结果分析59-63
• 6.3.1 薄壁试件的成型结果59-60
• 6.3.2 试件成型高度及宽度的分析60-61
• 6.3.3 试件的显微硬度分析61-62
• 6.3.4 试件的金相分析62-63
• 6.4 本章小结63-64
• 第七章 结论及展望64-66
• 7.1 结论64-65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴东江;卢卫锋;陈云啸;马广义;郭玉泉;郭东明;;ZrO_2-13%Al_2O_3陶瓷薄壁件激光近净成形实验[J];中国激光;2012年07期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 ;S.粉末冶金与难熔材料[A];2008中国材料研讨会暨庆祝中国科协成立50周年会议程序和论文摘要集[C];2008年

2 杨振亮;何新波;马安;吴茂;刘荣军;胡海峰;张玉娣;曲选辉;;金刚石-碳化硅复合材料的近净成形研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 沈初杰;激光近净成形工艺研究及其性能分析[D];合肥工业大学;2016年

，

本文编号：804989