面向薄壁零件的激光熔覆变形控制方法研究

发布时间：2023-10-12 04:20

　　激光熔覆技术作为绿色再制造的支柱技术之一,具有节约能源,可获得良好冶金结合涂层等优点,被广泛用于破损零件的修复中。而薄壁型零件广泛存在于能源、石油、航空航天等领域中,这类零件制造成本高昂,具有极高的再制造价值。在进行薄壁型零件激光熔覆修复时,不仅要注重熔覆层的成型质量,还要注重零件的变形,因此,薄壁型零件的激光熔覆修复比其他大型零部件的修复要复杂的多。论文主要围绕减小薄壁件变形,提高成型质量进行研究的。主要的研究内容和结论如下:(1)研究了薄壁件激光熔覆扫描顺序决策方法,应用ANSYS软件求解了薄板温度场瞬态解。将熔覆层上表面与基材下表面的温度差值作为求解准则,进行薄板激光熔覆的扫描顺序规划,本文称之为温度极差最小法。将温度极差最小法与传统扫描方法进行温度场对比,结果发现传统扫描方法每道的最高温度都普遍高于温度极差最小法的温度。(2)为了验证已建立的薄板温度场模型的正确性及验证温度极差最小法可以提高成型质量,控制薄壁件的变形,搭建热电偶温度采集系统,将试验采集温度与模拟温度对比分析,验证温度场模型的正确性;将单向顺序扫描法与温度极差最小法熔覆的变形结果与成型质量进行对比分析,证明了温度...

【文章页数】：68 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
        1.1.1 激光熔覆技术
        1.1.2 激光熔覆技术的发展现状
    1.2 薄壁件激光熔覆国内外研究现状
        1.2.1 薄壁件激光熔覆国内研究现状
        1.2.2 薄壁件激光熔覆国外研究现状
    1.3 薄壁件激光熔覆存在的问题
    1.4 课题来源及主要研究内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 论文主要研究内容
    1.5 论文组织结构
第二章 薄壁件激光熔覆温度场物理模型及分析
    2.1 热分析理论基础
    2.2 激光熔覆温度场物理模型
    2.3 激光熔覆热源模型
        2.3.1 高斯平面热源模型
        2.3.2 高斯双椭球热源模型
    2.4 生死单元技术
    2.5 激光熔覆温度场有限元模型
        2.5.1 激光熔覆模型假设
        2.5.2 选择热分析单元类型
        2.5.3 网格划分
        2.5.4 边界条件确定
    2.6 激光熔覆单向逐次法温度场数值模拟结果
    2.7 基于温度场分布的温度极差最小法研究
        2.7.1 温度极差最小法的理论基础
        2.7.2 温度极差最小法轨迹顺序的确定
        2.7.3 温度极差最小法的扫描顺序
        2.7.4 两种熔覆方法对温度场的影响
    2.8 本章小结
第三章 薄壁件变形及熔覆层质量控制方法及验证
    3.1 温度场模拟正确性验证
        3.1.1 测温平台
        3.1.2 试验材料
        3.1.3 测温方法及验证方法
        3.1.4 模拟和试验结果对比分析
        3.1.5 误差分析
    3.2 两种扫描方法对熔覆层质量的影响
    3.3 两种扫描方法对基材变形的影响
    3.4 本章小结
第四章 薄壁件激光熔覆工艺参数优化
    4.1 薄壁件激光熔覆试验
        4.1.1 正交试验方法
        4.1.2 试验材料及预处理
        4.1.3 薄壁件修复正交试验设计
    4.2 试验结果分析
        4.2.1 熔覆结果
        4.2.2 工艺参数对基材变形的影响
        4.2.3 工艺参数对变形影响的主次顺序
        4.2.4 最优工艺参数
        4.2.5 硬度及显微组织分析
    4.3 本章小结
第五章 薄壁件激光熔覆修复工艺与实现
    5.1 熔覆材料及修复零件
    5.2 试验参数
        5.2.1 试验零件尺寸参数
        5.2.2 试验工艺参数
        5.2.3 变形测量方法
    5.3 熔覆变形结果
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间公开发表的学术论文



本文编号：3853440