基于激光选区熔化的多孔过滤器设计与制造工艺研究

发布时间：2023-04-29 00:56

　　激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)是一种精密金属增材制造技术,可以有效地制造高性能的多孔结构零件,多孔结构零件由于具有独特的物理特性与优越的机械性能,在工业领域中得到广泛的应用。对于传统的金属过滤器,具有高度设计自由度的SLM技术为其带来了结构优化创新的机会,SLM成型的多孔结构为过滤器提供一种新型的过滤介质。如何充分发挥多孔结构的性能优势是SLM技术在过滤器上应用所面临的重要问题。本课题将基于过滤器工作时的性能需求进行多孔结构的设计,并对多孔结构中的微细支柱进行工艺研究,探索出一套系统的多孔过滤器设计方法与制造工艺。本文主要的研究内容与成果如下:1)SLM成型多孔结构中微细支柱特征工艺研究。归纳SLM成型微细支柱特征的原理约束并对倾斜支柱进行数学参数化分析,为多孔结构的设计及成型提供理论基础。从扫描方式和能量输入等角度对SLM成型微细支柱进行工艺优化,以成型微细支柱的形貌和尺寸精度为指标,结合统计分析等方法,获得优化的扫描策略为螺旋30°扫描策略,以及合适的激光延时参数,并确定低激光功率、低扫描速度和小扫描间距为优选的工艺参数组合。2)网状过滤...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 过滤技术与过滤器简介
        1.2.1 过滤机理
        1.2.2 过滤器的性能指标
        1.2.3 金属过滤器的过滤介质
    1.3 激光选区熔化技术简介
        1.3.1 SLM技术成型原理
        1.3.2 SLM成型精细多孔结构研究现状
        1.3.3 SLM技术在过滤器的应用研究现状
    1.4 课题概述
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容及组织结构
        1.4.3 课题来源
第二章 研究方法
    2.1 激光选区熔化成型设备与材料
        2.1.1 激光选区熔化成型设备
        2.1.2 实验材料
    2.2 实验设备与软件简介
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 实验软件
    2.3 SLM成型多孔结构的工艺优化研究方法
    2.4 多孔过滤器的设计流程
    2.5 本章小节
第三章 SLM成型微细支柱特征工艺研究
    3.1 SLM成型微细支柱的原理约束与参数分析
        3.1.1 SLM技术原理对支柱成型精度的约束
        3.1.2 倾斜支柱的本质特征参数分析
    3.2 扫描方式对SLM成型微细支柱精度的影响分析
        3.2.1 扫描策略对微细支柱精度的影响分析
        3.2.2 激光延时参数对微细支柱精度的影响分析
    3.3 能量输入对SLM成型微细支柱精度的影响分析
        3.3.1 能量输入对微细支柱成型形貌的影响
        3.3.2 能量输入对微细支柱成型尺寸的影响
        3.3.3 基于统计分析的能量输入因素重要性分析
    3.4 本章小节
第四章 基于性能需求的多孔过滤器设计
    4.1 过滤器的工作性能需求分析
        4.1.1 网状过滤器的流体动力学仿真
        4.1.2 网状过滤器的有限元分析
    4.2 多孔结构单元体的拓扑优化设计与性能验证
        4.2.1 多孔结构单元体的拓扑优化设计
        4.2.2 拓扑优化多孔结构的性能验证
    4.3 多孔过滤器的整体优化设计
        4.3.1 多孔过滤器的外形尺寸设计
        4.3.2 多孔过滤器的孔隙率选择及单元体的填充
    4.4 本章小节
第五章 SLM成型多孔过滤器实例分析
    5.1 多孔过滤器的SLM成型
        5.1.1 多孔过滤器的加工工艺参数设置
        5.1.2 多孔过滤器的SLM成型效果
    5.2 多孔过滤器的压降-流量性能测试
    5.3 本章小节
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附表



本文编号：3804832