多通道同轴送粉喷嘴气粉流汇聚特性研究
发布时间：2021-01-10 18:39
同轴送粉喷嘴作为激光近净成形技术的关键部件,其气粉流特性决定了成形件质量和成形效率,因此对同轴送粉喷嘴气粉流汇聚特性的研究尤为重要。本文通过多通道同轴送粉喷嘴送粉实验,对同轴送粉喷嘴气粉流在粉管出口处存在的发散现象进行实验研究,提出表征气粉流汇聚特性的发散角和粉焦距等参数。建立了同轴送粉喷嘴送粉的有限元仿真模型,通过同轴送粉实验工艺参数对模型边界条件进行设置,确定影响气粉流汇聚特性的因素。采用磨料流工艺得到不同内表面粗糙度粉管,研究不同粉管内表面粗糙度对气粉流汇聚特性的影响,并实验研究气粉流汇聚特性对于增材制造成形件的影响。主要研究内容如下:（1）提出表征气粉流汇聚特性的发散角和粉焦距等参数,通过改变同轴送粉实验中送粉率、载粉气速度等工艺参数,分析同轴送粉工艺参数对气粉流汇聚特性以及粉末出口速度的影响。（2）利用同轴送粉实验中获得的送粉率、载粉气速度等工艺参数,建立了同轴送粉喷嘴送粉有限元仿真模型,并基于实验结果合理定义入口边界条件和壁面边界条件,通过仿真模型分析同轴送粉工艺中气粉流发散的原因。根据气粉流发散角及送粉率分布,建立气粉流数学模型,预测气粉流浓度及粉焦距之间的关系。（3）采...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 激光近净成形技术原理及研究现状
1.1.1 激光近净成形技术原理
1.1.2 激光近净成形优势及不足
1.2 同轴送粉喷嘴工作原理及研究现状
1.2.1 同轴送粉喷嘴的原理和特点
1.2.2 同轴送粉喷嘴技术研究现状
1.3 粉管内表面粗糙度的加工方法
1.3.1 粉管内表面粗糙度的加工方法选择
1.3.2 磨料流加工原理及研究现状
1.4 论文研究主要内容
2 实验设备及材料
2.1 同轴送粉实验平台搭建及方案
2.1.1 同轴送粉实验平台
2.1.2 同轴送粉实验材料
2.1.3 同轴送粉实验方案
2.2 粉管内表面磨削实验设备及方案
2.3 激光近净成形实验设备及方案
2.4 实验结果处理方法
2.4.1 气粉流形貌观测和气粉流评价参数定义
2.4.2 粉管内表面粗糙度测量方法
2.4.3 LENS成形件分析测试法
2.5 本章小结
3 同轴送粉喷嘴气粉流仿真模型及数学模型建立
3.1 同轴送粉喷嘴仿真模型的建立及设置
3.1.1 气固两相流模型方程
3.1.2 同轴送粉喷嘴模型的建立及边界条件设置
3.1.3 粉末入口速度方向对气粉流汇聚性的影响
3.1.4 离散相入口边界条件设置
3.1.5 仿真模型结果
3.2 同轴送粉喷嘴气粉流数学模型的建立
3.2.1 气粉流形貌数学模型建立
3.2.2 多个粉管气粉流数学模型建立
3.3 气粉流浓度随粉焦距变化的对比
3.3.1 对比方法及平台的搭建
3.3.2 不同粉焦距下气粉流浓度对比
3.4 本章小结
4 同轴送粉工艺参数对气粉流汇聚性的影响
4.1 载粉气速度对气粉流汇聚性的影响
4.2 送粉率对气粉流汇聚性的影响
4.3 载粉气速度对粉末在粉管出口处的影响
4.4 弹性恢复系数对气粉流汇聚性的影响
4.4.1 弹性恢复系数的定义
4.4.2 弹性恢复系数对气粉流汇聚性的影响
4.5 粉管内表面粗糙度对气粉流汇聚性的影响
4.5.1 粗糙度对弹性恢复系数的影响
4.5.2 磨料流工艺参数对粉管内表面粗糙度的影响
4.5.3 粉管壁面粗糙度对气粉流汇聚性的影响
4.6 本章小结
5 气粉流汇聚性对LENS成形件质量的影响
5.1 单道单层沉积实验及分析
5.1.1 单道单层沉积表面形貌分析
5.1.2 单道熔池截面分析
5.2 单道多层实验及分析
5.2.1 单道多层薄壁表面形貌分析
5.2.2 单道多层薄壁尺寸及硬度分布
5.3 多道多层成形实验及成形件分析
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢毛细管的磨料流加工特性研究[J]. 屈帅华,程建明,宋桂珍,贾银行,刘慧. 太原理工大学学报. 2017(06)
[2]金属增材制造格栅零件磨粒流抛光[J]. 高航,李世宠,付有志,魏海波,彭灿,王宣平. 航空学报. 2017(10)
[3]3D打印技术在船舶制造中的应用[J]. 李雪峰,夏申琳,杨晓. 世界制造技术与装备市场. 2017(02)
[4]金属增材制造技术在模具开发中的应用[J]. 伍仕雄,杨安民. 模具制造. 2017(03)
[5]增材制造技术在国外航天领域的研究应用现状[J]. 刘琦,梁晓康,陈济轮,董鹏,张昆. 导弹与航天运载技术. 2016(06)
[6]基于增材制造技术的钛合金医用植入物[J]. 周梦,成艳,周晓晨,李明,魏崇斌,郑玉峰,修鹏,蔡宏,刘忠军,王彩梅,张卫平. 中国科学:技术科学. 2016(11)
[7]智能制造与增材制造[J]. 卢秉恒. 科协论坛. 2016(10)
[8]激光增材制造技术的研究现状及发展趋势[J]. 杨强,鲁中良,黄福享,李涤尘. 航空制造技术. 2016(12)
[9]金属材料增材制造技术[J]. 黄春平,黄硕文,刘奋成. 金属加工(热加工). 2016(02)
[10]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
博士论文
[1]磨料流加工技术的理论分析和实验研究[D]. 宋桂珍.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]激光熔覆同轴送粉喷嘴优化设计及试验研究[D]. 张振江.大连海事大学 2017
[2]钛合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永涛.大连理工大学 2017
[3]钛合金增减材复合制造工艺研究[D]. 黄鑫.大连理工大学 2017
[4]弯管内外表面数控铣削试验与内表面加工装置设计[D]. 孙建立.大连理工大学 2012
[5]管束式换热器内孔表面电化学光整加工的应用基础研究[D]. 平宗保.新疆大学 2011
[6]激光熔覆同轴送粉机理研究及装置设计[D]. 李继涛.中国石油大学 2011
[7]新型激光熔覆喷嘴设计及实验研究[D]. 周余.华南理工大学 2010
本文编号：2969211
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 激光近净成形技术原理及研究现状
1.1.1 激光近净成形技术原理
1.1.2 激光近净成形优势及不足
1.2 同轴送粉喷嘴工作原理及研究现状
1.2.1 同轴送粉喷嘴的原理和特点
1.2.2 同轴送粉喷嘴技术研究现状
1.3 粉管内表面粗糙度的加工方法
1.3.1 粉管内表面粗糙度的加工方法选择
1.3.2 磨料流加工原理及研究现状
1.4 论文研究主要内容
2 实验设备及材料
2.1 同轴送粉实验平台搭建及方案
2.1.1 同轴送粉实验平台
2.1.2 同轴送粉实验材料
2.1.3 同轴送粉实验方案
2.2 粉管内表面磨削实验设备及方案
2.3 激光近净成形实验设备及方案
2.4 实验结果处理方法
2.4.1 气粉流形貌观测和气粉流评价参数定义
2.4.2 粉管内表面粗糙度测量方法
2.4.3 LENS成形件分析测试法
2.5 本章小结
3 同轴送粉喷嘴气粉流仿真模型及数学模型建立
3.1 同轴送粉喷嘴仿真模型的建立及设置
3.1.1 气固两相流模型方程
3.1.2 同轴送粉喷嘴模型的建立及边界条件设置
3.1.3 粉末入口速度方向对气粉流汇聚性的影响
3.1.4 离散相入口边界条件设置
3.1.5 仿真模型结果
3.2 同轴送粉喷嘴气粉流数学模型的建立
3.2.1 气粉流形貌数学模型建立
3.2.2 多个粉管气粉流数学模型建立
3.3 气粉流浓度随粉焦距变化的对比
3.3.1 对比方法及平台的搭建
3.3.2 不同粉焦距下气粉流浓度对比
3.4 本章小结
4 同轴送粉工艺参数对气粉流汇聚性的影响
4.1 载粉气速度对气粉流汇聚性的影响
4.2 送粉率对气粉流汇聚性的影响
4.3 载粉气速度对粉末在粉管出口处的影响
4.4 弹性恢复系数对气粉流汇聚性的影响
4.4.1 弹性恢复系数的定义
4.4.2 弹性恢复系数对气粉流汇聚性的影响
4.5 粉管内表面粗糙度对气粉流汇聚性的影响
4.5.1 粗糙度对弹性恢复系数的影响
4.5.2 磨料流工艺参数对粉管内表面粗糙度的影响
4.5.3 粉管壁面粗糙度对气粉流汇聚性的影响
4.6 本章小结
5 气粉流汇聚性对LENS成形件质量的影响
5.1 单道单层沉积实验及分析
5.1.1 单道单层沉积表面形貌分析
5.1.2 单道熔池截面分析
5.2 单道多层实验及分析
5.2.1 单道多层薄壁表面形貌分析
5.2.2 单道多层薄壁尺寸及硬度分布
5.3 多道多层成形实验及成形件分析
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不锈钢毛细管的磨料流加工特性研究[J]. 屈帅华,程建明,宋桂珍,贾银行,刘慧. 太原理工大学学报. 2017(06)
[2]金属增材制造格栅零件磨粒流抛光[J]. 高航,李世宠,付有志,魏海波,彭灿,王宣平. 航空学报. 2017(10)
[3]3D打印技术在船舶制造中的应用[J]. 李雪峰,夏申琳,杨晓. 世界制造技术与装备市场. 2017(02)
[4]金属增材制造技术在模具开发中的应用[J]. 伍仕雄,杨安民. 模具制造. 2017(03)
[5]增材制造技术在国外航天领域的研究应用现状[J]. 刘琦,梁晓康,陈济轮,董鹏,张昆. 导弹与航天运载技术. 2016(06)
[6]基于增材制造技术的钛合金医用植入物[J]. 周梦,成艳,周晓晨,李明,魏崇斌,郑玉峰,修鹏,蔡宏,刘忠军,王彩梅,张卫平. 中国科学:技术科学. 2016(11)
[7]智能制造与增材制造[J]. 卢秉恒. 科协论坛. 2016(10)
[8]激光增材制造技术的研究现状及发展趋势[J]. 杨强,鲁中良,黄福享,李涤尘. 航空制造技术. 2016(12)
[9]金属材料增材制造技术[J]. 黄春平,黄硕文,刘奋成. 金属加工(热加工). 2016(02)
[10]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
博士论文
[1]磨料流加工技术的理论分析和实验研究[D]. 宋桂珍.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]激光熔覆同轴送粉喷嘴优化设计及试验研究[D]. 张振江.大连海事大学 2017
[2]钛合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永涛.大连理工大学 2017
[3]钛合金增减材复合制造工艺研究[D]. 黄鑫.大连理工大学 2017
[4]弯管内外表面数控铣削试验与内表面加工装置设计[D]. 孙建立.大连理工大学 2012
[5]管束式换热器内孔表面电化学光整加工的应用基础研究[D]. 平宗保.新疆大学 2011
[6]激光熔覆同轴送粉机理研究及装置设计[D]. 李继涛.中国石油大学 2011
[7]新型激光熔覆喷嘴设计及实验研究[D]. 周余.华南理工大学 2010
本文编号：2969211
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2969211.html
