激光增材制造金属零件过程中的热力学分析及热变形研究
发布时间：2022-02-09 07:21
激光增材制造技术是一种先进的制造技术,该技术整合了激光熔覆与快速原型的优点,不需要任何毛坯件预加工的前提下,能够实现复杂零件直接近净成形制造,并提供良好的加工质量,在高端装备研制与生产中具有广阔的应用前景。因此,本研究以激光增材制造及修复金属零件为背景,通过大量的成形实验及相应的数值模拟,仔细观察激光增材制造过程中产生的现象,深入研究其中的成形机理与影响规律,系统分析激光增材制造过程中温度场与应力场对成形件质量与微观组织的影响,主要研究内容如下:（1）对激光熔覆成形过程中热传导、激光能量传导和金属热变形等理论进行论述,分析激光熔覆成形原理。基于有限元理论与单元生死技术,通过选择合理的热源模型、粉末对激光吸收率与金属材料物理性能,设定热交换边界条件,建立同轴送粉激光熔覆过程有限元模型。（2）针对激光熔覆成形特定金属零件时需要采用不同金属粉末进行熔覆,分析不同材料进行激光熔覆时温度场与应力场的影响。通过ANSYS生死单元技术模拟不同材料激光熔覆过程温度场与应力场的分布与演化规律,分析不同材料对激光熔覆过程温度场与应力场的影响规律,规划合理的加工方案。（3）针对激光熔覆过程中出现的裂纹、重熔...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆技术在生产中的应用Fig.1.1Applicationoflasercladdinginproduction
图 1.2 激光熔覆修复齿轮过程及结果Fig. 1.2 Laser cladding repair process and results of gear 1.2 为使用激光熔覆技术对齿轮进行修复过程与结果。在使用激光熔覆技程中，不同的工艺参数如激光功率 P、扫描速度 V、离交量 L、Z 轴提升成形质量有一定的影响，通过优化这些工艺参数，可以直接提升成形的11]。其中图 1.3 为再不同工艺参数下对相同零件进行激光熔覆加工后零件。
图 1.2 激光熔覆修复齿轮过程及结果Fig. 1.2 Laser cladding repair process and results of gear图 1.2 为使用激光熔覆技术对齿轮进行修复过程与结果。在使用激光熔覆技术加工过程中，不同的工艺参数如激光功率 P、扫描速度 V、离交量 L、Z 轴提升量都的成形质量有一定的影响，通过优化这些工艺参数，可以直接提升成形的精度与[9-11]。其中图 1.3 为再不同工艺参数下对相同零件进行激光熔覆加工后零件宏观外片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声振动辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗高温氧化性能[J]. 徐家乐,周建忠,谭文胜,孟宪凯,黄舒,何文渊. 中国激光. 2019(01)
[2]铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图[J]. 刘爽,徐长征,丰涵,宋志刚,浦恩祥,周芸. 热加工工艺. 2017(23)
[3]镁合金复杂结构件超塑性成形模具型腔优化设计与数值模拟[J]. 张乾,罗征志,权高峰. 热加工工艺. 2016(09)
[4]基于光内送粉激光变斑直接成形薄壁叶片的工艺研究[J]. 陆斌,朱刚贤,吴继琸,石世宏,傅戈雁. 中国激光. 2015(12)
[5]TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测[J]. 杨光,丁林林,钦兰云,卞宏友,王维. 强激光与粒子束. 2014(11)
[6]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)
[7]2205双相不锈钢的高温变形行为[J]. 陈雷,王龙妹,杜晓建,刘晓. 金属学报. 2010(01)
[8]激光熔覆工艺参数对熔覆层表面平整度的影响[J]. 朱刚贤,张安峰,李涤尘. 中国激光. 2010(01)
[9]基板预热对激光金属沉积成形过程热应力的影响[J]. 龙日升,刘伟军,邢飞,王华兵,卞宏友. 机械工程学报. 2009(10)
[10]空心叶片激光快速成形过程的温度/应力场数值模拟[J]. 贾文鹏,林鑫,陈静,杨海鸥,钟诚文,黄卫东. 中国激光. 2007(09)
博士论文
[1]激光增材制造Inconel 718合金凝固组织调控及机理研究[D]. 肖辉.湖南大学 2017
[2]激光熔凝和激光熔覆的数学模型及数值分析[D]. 刘振侠.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]超声冲击对304不锈钢堆焊层组织及性能的影响[D]. 陈茂林.大连理工大学 2016
[2]钛合金激光沉积成形过程热行为的研究[D]. 王兴良.沈阳航空航天大学 2011
[3]TC21合金的热变形行为及其组织演变[D]. 赵建国.大连理工大学 2008
[4]直接激光烧结镍基高温合金的工艺研究[D]. 肖猛.南京航空航天大学 2006
本文编号：3616597
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆技术在生产中的应用Fig.1.1Applicationoflasercladdinginproduction
图 1.2 激光熔覆修复齿轮过程及结果Fig. 1.2 Laser cladding repair process and results of gear 1.2 为使用激光熔覆技术对齿轮进行修复过程与结果。在使用激光熔覆技程中，不同的工艺参数如激光功率 P、扫描速度 V、离交量 L、Z 轴提升成形质量有一定的影响，通过优化这些工艺参数，可以直接提升成形的11]。其中图 1.3 为再不同工艺参数下对相同零件进行激光熔覆加工后零件。
图 1.2 激光熔覆修复齿轮过程及结果Fig. 1.2 Laser cladding repair process and results of gear图 1.2 为使用激光熔覆技术对齿轮进行修复过程与结果。在使用激光熔覆技术加工过程中，不同的工艺参数如激光功率 P、扫描速度 V、离交量 L、Z 轴提升量都的成形质量有一定的影响，通过优化这些工艺参数，可以直接提升成形的精度与[9-11]。其中图 1.3 为再不同工艺参数下对相同零件进行激光熔覆加工后零件宏观外片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声振动辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗高温氧化性能[J]. 徐家乐,周建忠,谭文胜,孟宪凯,黄舒,何文渊. 中国激光. 2019(01)
[2]铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图[J]. 刘爽,徐长征,丰涵,宋志刚,浦恩祥,周芸. 热加工工艺. 2017(23)
[3]镁合金复杂结构件超塑性成形模具型腔优化设计与数值模拟[J]. 张乾,罗征志,权高峰. 热加工工艺. 2016(09)
[4]基于光内送粉激光变斑直接成形薄壁叶片的工艺研究[J]. 陆斌,朱刚贤,吴继琸,石世宏,傅戈雁. 中国激光. 2015(12)
[5]TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测[J]. 杨光,丁林林,钦兰云,卞宏友,王维. 强激光与粒子束. 2014(11)
[6]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)
[7]2205双相不锈钢的高温变形行为[J]. 陈雷,王龙妹,杜晓建,刘晓. 金属学报. 2010(01)
[8]激光熔覆工艺参数对熔覆层表面平整度的影响[J]. 朱刚贤,张安峰,李涤尘. 中国激光. 2010(01)
[9]基板预热对激光金属沉积成形过程热应力的影响[J]. 龙日升,刘伟军,邢飞,王华兵,卞宏友. 机械工程学报. 2009(10)
[10]空心叶片激光快速成形过程的温度/应力场数值模拟[J]. 贾文鹏,林鑫,陈静,杨海鸥,钟诚文,黄卫东. 中国激光. 2007(09)
博士论文
[1]激光增材制造Inconel 718合金凝固组织调控及机理研究[D]. 肖辉.湖南大学 2017
[2]激光熔凝和激光熔覆的数学模型及数值分析[D]. 刘振侠.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]超声冲击对304不锈钢堆焊层组织及性能的影响[D]. 陈茂林.大连理工大学 2016
[2]钛合金激光沉积成形过程热行为的研究[D]. 王兴良.沈阳航空航天大学 2011
[3]TC21合金的热变形行为及其组织演变[D]. 赵建国.大连理工大学 2008
[4]直接激光烧结镍基高温合金的工艺研究[D]. 肖猛.南京航空航天大学 2006
本文编号：3616597
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