平面激光熔覆变形控制的工艺基础研究
发布时间：2021-10-20 21:07
激光熔覆是由高能密度的激光束将粉末和基体表面熔化形成表面熔覆层。主要用于材料的表面改性、破损件的修复再制造以及快速原型制造。由于其成形过程采用大功率热源,成形的温度具有动态、时变、不均匀的特点,易导致基板和成形面不均匀的膨胀和收缩,造成基板和成形件的变形。本文对熔覆成形的变形控制进行研究。使用激光熔覆系统进行熔覆成形前,进行粉末和基板预处理。并研究实验平台和工艺参数对变形的影响。实验证明:成形中基板在四周固定底部无约束的情况下,其基板变形表现为中间低,两边翘曲变形,因此对基板实验台下部进行改进添加支撑,不仅减少基板的变形,又增加实验台的刚性。通过单因素工艺实验找出熔宽尺寸相差较大的几组工艺参数,进行熔覆同等区域,分析熔宽对基板变形的影响。对成形过程中扫描路径对基板的变形研究中。先通过ANSYS模拟单道和多道熔覆的温度场和变形,再使用红外热成像仪和三坐标测量仪对单道成形的温度和多道成形的变形进行实验,验证实验和模拟的准确性,得出熔覆过程中温度累积效应及变形特点。接下来对激光熔覆成形中扫描路径对基板的影响进行实验分析,测量不同扫描路径下基板的变形图进行变形量的对比。对成形过程中基板的变形控...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 激光熔覆成形技术
1.1.1 激光熔覆原理
1.1.2 激光熔覆成形的特点
1.2 激光熔覆变形控制国内外研究现状
1.2.1 工艺参数对变形的影响
1.2.2 扫描路径对变形的影响
1.2.3 温度控制对变形的影响
1.2.4 变形闭环控制的研究
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
2.成形工艺参数对变形的影响研究
2.1 激光熔覆制成形实验平台
2.1.1 激光熔覆成形系统
2.1.2 实验工作台
2.1.3 基板变形的测量
2.2 材料预处理
2.2.1 基材与粉末预处理
2.2.2 熔覆过程基板的变形趋势
2.2.3 有无支撑对基板变形的影响
2.3 工艺参数对基板变形的影响
2.3.1 工艺参数研究
2.3.2 不同熔宽对薄板激光熔覆变形的影响
2.4 本章小结
3.激光熔覆成形路径的研究
3.1 温度及变形的模拟研究
3.1.1 有限元分析模形的建立
3.1.2 采集温度与模拟对比
3.1.3 单层多道变形模拟与实验对比
3.2 激光熔覆扫描路径的选择
3.2.1 扫描路径的选择
3.2.2 不同扫描方式下的变形分析
3.3 本章小结
4.水冷对激光熔覆变形控制的研究
4.1 水冷方式的数值模拟研究
4.1.1 边界换热处理
4.1.2 有限元模形的验证
4.1.3 单道成形温度及变形模拟
4.1.4 多道成形温度及变形模拟
4.2 不同水冷方式对变形的影响
4.2.1 冷却系统的设计
4.2.2 实验与分析
4.3 射流冷却工艺参数的研究
4.3.1 水流速度对变形的影响
4.3.2 水流温度对基板变形的影响
4.4 本章小结
5.结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
硕士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接应力对构件的危害及消除[J]. 王斌. 现代制造技术与装备. 2017(01)
[2]基于不同扫描路径的激光熔覆温度场数值模拟研究[J]. 宫新勇,由伟,高士友,咸士玉,李学哲. 华北科技学院学报. 2016(05)
[3]分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响[J]. 邓诗诗,杨永强,李阳,王迪,王安民,宋长辉. 中国激光. 2016(12)
[4]工艺参数对IC10高温合金激光熔覆层形貌的影响[J]. 邢彬,常保华,都东. 焊接学报. 2015(07)
[5]基于CCD激光熔覆成形过程在线监测与控制[J]. 孙承峰,石世宏,傅戈雁,郭开波,王明娣. 应用激光. 2013(01)
[6]薄壁件等离子弧熔覆快速成形的温度控制研究[J]. 乌日开西·艾依提. 机床与液压. 2012(13)
[7]激光熔覆加工中加工温度自适应控制研究[J]. 沈治. 机床与液压. 2011(22)
[8]扫描路径和搭接率对激光平面熔覆基板变形的影响[J]. 咸士玉,杨爱萍,颜羽,悦平,张萍. 航天制造技术. 2011(02)
[9]激光熔覆成形技术的研究进展[J]. 宋建丽,李永堂,邓琦林,胡德金. 机械工程学报. 2010(14)
[10]基于生死单元的激光熔覆温度场数值模拟[J]. 赵洪运,舒凤远,张洪涛,杨贤群. 焊接学报. 2010(05)
博士论文
[1]装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D]. 王志坚.华南理工大学 2011
[2]基于CCD的激光再制造熔池温度场检测研究[D]. 雷剑波.天津工业大学 2007
硕士论文
[1]激光熔覆成形316L有角度薄壁件的工艺研究[D]. 马婧.石家庄铁道大学 2016
[2]激光熔覆成形金属零件的参数优化及实验研究[D]. 季霞.江苏大学 2008
[3]激光熔覆熔池温度的测量[D]. 陈钟.苏州大学 2006
本文编号：3447603
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 激光熔覆成形技术
1.1.1 激光熔覆原理
1.1.2 激光熔覆成形的特点
1.2 激光熔覆变形控制国内外研究现状
1.2.1 工艺参数对变形的影响
1.2.2 扫描路径对变形的影响
1.2.3 温度控制对变形的影响
1.2.4 变形闭环控制的研究
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
2.成形工艺参数对变形的影响研究
2.1 激光熔覆制成形实验平台
2.1.1 激光熔覆成形系统
2.1.2 实验工作台
2.1.3 基板变形的测量
2.2 材料预处理
2.2.1 基材与粉末预处理
2.2.2 熔覆过程基板的变形趋势
2.2.3 有无支撑对基板变形的影响
2.3 工艺参数对基板变形的影响
2.3.1 工艺参数研究
2.3.2 不同熔宽对薄板激光熔覆变形的影响
2.4 本章小结
3.激光熔覆成形路径的研究
3.1 温度及变形的模拟研究
3.1.1 有限元分析模形的建立
3.1.2 采集温度与模拟对比
3.1.3 单层多道变形模拟与实验对比
3.2 激光熔覆扫描路径的选择
3.2.1 扫描路径的选择
3.2.2 不同扫描方式下的变形分析
3.3 本章小结
4.水冷对激光熔覆变形控制的研究
4.1 水冷方式的数值模拟研究
4.1.1 边界换热处理
4.1.2 有限元模形的验证
4.1.3 单道成形温度及变形模拟
4.1.4 多道成形温度及变形模拟
4.2 不同水冷方式对变形的影响
4.2.1 冷却系统的设计
4.2.2 实验与分析
4.3 射流冷却工艺参数的研究
4.3.1 水流速度对变形的影响
4.3.2 水流温度对基板变形的影响
4.4 本章小结
5.结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
硕士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接应力对构件的危害及消除[J]. 王斌. 现代制造技术与装备. 2017(01)
[2]基于不同扫描路径的激光熔覆温度场数值模拟研究[J]. 宫新勇,由伟,高士友,咸士玉,李学哲. 华北科技学院学报. 2016(05)
[3]分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响[J]. 邓诗诗,杨永强,李阳,王迪,王安民,宋长辉. 中国激光. 2016(12)
[4]工艺参数对IC10高温合金激光熔覆层形貌的影响[J]. 邢彬,常保华,都东. 焊接学报. 2015(07)
[5]基于CCD激光熔覆成形过程在线监测与控制[J]. 孙承峰,石世宏,傅戈雁,郭开波,王明娣. 应用激光. 2013(01)
[6]薄壁件等离子弧熔覆快速成形的温度控制研究[J]. 乌日开西·艾依提. 机床与液压. 2012(13)
[7]激光熔覆加工中加工温度自适应控制研究[J]. 沈治. 机床与液压. 2011(22)
[8]扫描路径和搭接率对激光平面熔覆基板变形的影响[J]. 咸士玉,杨爱萍,颜羽,悦平,张萍. 航天制造技术. 2011(02)
[9]激光熔覆成形技术的研究进展[J]. 宋建丽,李永堂,邓琦林,胡德金. 机械工程学报. 2010(14)
[10]基于生死单元的激光熔覆温度场数值模拟[J]. 赵洪运,舒凤远,张洪涛,杨贤群. 焊接学报. 2010(05)
博士论文
[1]装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D]. 王志坚.华南理工大学 2011
[2]基于CCD的激光再制造熔池温度场检测研究[D]. 雷剑波.天津工业大学 2007
硕士论文
[1]激光熔覆成形316L有角度薄壁件的工艺研究[D]. 马婧.石家庄铁道大学 2016
[2]激光熔覆成形金属零件的参数优化及实验研究[D]. 季霞.江苏大学 2008
[3]激光熔覆熔池温度的测量[D]. 陈钟.苏州大学 2006
本文编号：3447603
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