倾斜基面上激光熔覆成形工艺基础与力学性能研究

发布时间：2020-03-27 05:15

【摘要】：增材制造技术具有材料利用率高和可成形复杂结构件等优势,成为了近年来制造领域的研究热点。激光熔覆成形是一种灵活性和适应性极强的增材制造技术,但其成形效率和精度难以满足一些结构多样化零件的制造要求,所以增-减材混合制造技术得到了人们的重视。然而,增材与基体之间的接合面在方向上千差万别,当接合面为倾斜面时则会增加激光熔覆成形的难度。因此,本文开展倾斜基面上激光熔覆成形的研究,主要解决斜面上成形精度和质量的问题,并对增-减材混合制造件的力学性能进行分析。1.本文通过对激光熔化金属材料的过程进行分析,建立了激光熔覆过程中熔池温度分布模型和熔覆层的外轮廓模型,并在此基础上建立了倾斜基面激光熔覆层轮廓偏移量的解析模型。分析了工艺参数(激光功率、扫描速度及送粉量)对熔覆层轮廓偏移量的影响与规律,可通过提高扫描速度和减少送粉量有效减小熔覆层轮廓的偏移。2.开展倾斜基面单道单层激光熔覆成形工艺试验研究,分析工艺参数对熔覆层的外轮廓高度、宽度、偏移量及其熔深的影响。确定了不同倾斜角度基面上激光熔覆成形的合理工艺参数,同时也验证了熔覆层轮廓偏移量模型的计算正确性。3.根据单道单层熔覆工艺参数,开展不同倾斜角度单道多层薄壁件和多道单层平面的成形试验研究。分别分析了扫描时间间隔和Z轴提升量对成形高度的影响、基面倾斜角度对薄壁与基面垂直精度的影响及横向搭接率对平面形貌的影响。4.开展316L激光熔覆成形增-减材混合制造件的拉伸力学性能试验研究,并对断口形貌和微观组织进行分析。研究结果表明,通过热处理可提升试件强度,基面倾斜角度对拉伸强度、屈服强度及塑性变形几乎无影响,同时混合制造件接合处的拉伸强度均高于增材制造部分,且满足同材料的工程应用标准。
【图文】：

激光熔覆成形,技术原理,金属结构件

激光熔覆成形技术原理

金属结构件,试验室,成形工艺

试验相结合的方式得到了最佳成形参数[17]。结构件的成形工艺关复杂金属结构件的成形工艺的研究，美国处于家试验室在上世纪 90 年代，，率先使用激光熔覆等多种复杂金属结构件（如图 1-2 所示[18]），并探金等多种类材料的成形工艺。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665

【参考文献】