316L不锈钢激光熔覆实体成形控形工艺研究

发布时间：2023-12-09 17:03

　　激光熔覆成形技术作为一种新兴的增材制造技术,广泛的应用在航空、航天、医疗、生物、汽车制造等领域。激光熔覆成形工艺对成形件的尺寸和形状有很大影响,合理控制成形工艺至关重要。目前相关研究主要集中在工艺参数对单道单层熔覆层形状的影响以及搭接率对单层熔覆层形状的影响上,对单层扫描路径和Z轴提升量等其他工艺的研究较少且不深入,且目前研究方法大多集中在实验层面,对数据的需求量很大,实验费时费力,针对不同材料或不同激光熔覆系统的适应性低。因此需要利用仿真和计算对单层扫描路径和Z轴提升量等激光熔覆成形控形工艺进行研究。本文进行了单层扫描路径选择研究,采用数值模拟方法分析扫描路径对温度场的影响,在激光功率1000W、扫描速度5mm/s、送粉速率0.15g/min、扫描间距1.5mm、基体尺寸40 mm×30 mm×7mm时,同向熔覆边界处熔池最高温度比反向熔覆低约300℃,异侧熔覆边界处熔池最高温度比同侧熔覆低约500℃。结果表明同向熔覆和异侧熔覆熔池温度更加稳定,反向熔覆和同侧熔覆边界熔池温度过高。熔池温度影响熔覆层高度和宽度,实验对比不同扫描路径下的熔池温度以及熔覆层特征,同向熔覆和异侧熔覆过程中的...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 激光熔覆成形技术
    1.3 激光熔覆成形控形工艺的研究现状
        1.3.1 单道单层激光熔覆控形工艺研究现状
        1.3.2 多道多层激光熔覆控形工艺研究现状
        1.3.3 激光熔覆数值模拟研究现状
    1.4 现存问题
    1.5 本文主要研究内容
2 研究条件及实验方案
    2.1 研究条件
        2.1.1 研究材料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 基本工艺参数
    2.2 实验方案
    2.3 本章小结
3 单层激光熔覆扫描路径选择方法研究
    3.1 不同扫描路径下的温度场数值模拟
        3.1.1 材料参数及工艺参数的确定
        3.1.2 激光熔覆热传导数学模型
        3.1.3 ANSYS及“生死单元”法
        3.1.4 温度场数值模拟过程
        3.1.5 温度场数值模拟结果分析
    3.2 不同扫描路径下的温度场特征分析及扫描路径选择
        3.2.1 激光熔覆过程热累积规律
        3.2.2 温度场特征分析及扫描路径选择
    3.3 本章小结
4 离焦量和Z轴提升量选择方法研究
    4.1 同轴送粉式激光熔覆粉末分布模型
        4.1.1 单一粉管粉末分布密度
        4.1.2 多粉管粉末分布密度
    4.2 不同离焦量下的熔覆高度计算和Z轴提升量选择
        4.2.1 单层熔覆高度计算
        4.2.2 多层熔覆离焦量和Z轴提升量选择
    4.3 本章小结
5 控形工艺验证及实体成形实例研究
    5.1 单层扫描路径选择实验验证
        5.1.1 不同扫描路径下的熔池特征
        5.1.2 不同扫描路径下的熔覆层特征
    5.2 离焦量和Z轴提升量选择实验验证
        5.2.1 单层熔覆高度实验验证
        5.2.2 多层熔覆离焦量和Z轴提升量选择实验验证
    5.3 三维实体成形实例研究及分析
        5.3.1 实验方案
        5.3.2 实验结果及分析
        5.3.3 成形件尺寸对比分析
        5.3.4 成形件表面平整度对比分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3871864