TA15钛合金连续点式锻压激光快速成形过程数值模拟

发布时间：2017-08-12 20:00

  本文关键词：TA15钛合金连续点式锻压激光快速成形过程数值模拟

  更多相关文章： 连续点式锻压 激光快速成形 温度场 应力场 工艺参数 变形区 压下量

【摘要】：激光快速成形技术是在快速原型技术基础上结合激光熔覆发展起来的自由成形技术,但是激光快速成形TA15钛合金其抗疲劳性能仍低于钛合金锻件,难以实现其在飞机结构件上的应用。本文将连续点式锻压与激光快速成形技术相结合,使激光成形钛合金材料非平衡快速凝固组织由表及里发生剧烈塑性冷变形,之后通过再结晶热处理,实现激光快速成形钛合金材料非平衡凝固组织向锻造组织转变。因此,对连续点式锻压激光快速成形过程温度场与应力场分布特点的研究,在显微组织分析、工艺参数优化中具有重要意义。本文通过对激光快速成形过程中温度场与应力场的有限元模拟,得出激光功率与熔池半径和熔池深度的关系,以及在不同工艺参数下,温度场的变化规律。同时,对熔覆层和基板的受力情况进行研究,并指出激光功率、扫描速度、光斑直径对热应力的影响。在激光快速成形薄壁板件的基础上,对熔覆层进行点式锻压模拟,探究连续点式锻压塑性变形区的深度与激光重熔的深度的大小,通过对熔覆层中等效应力和等效应变的分析,根据塑性变形区中变形程度的不同,将变形区分为微小变形区、较大变形区、大变形区。利用光学显微镜和扫描电镜观察各个变形区内显微组织中α相等轴化程度,并与激光沉积态TA15钛合金组织进行对比,采用实验的方式探究各个变形区中显微硬度分布特点与拉伸力学性能,在此基础上,通过改变压下量的大小,建立压下量与显微硬度和拉伸力学性能的关系,验证模拟的正确性。
【关键词】：连续点式锻压 激光快速成形 温度场 应力场 工艺参数 变形区 压下量
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG319;TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 激光快速成形技术10-15
• 1.2.1 快速成形技术原理和特点11-12
• 1.2.2 激光成形技术在TA15钛合金结构件上的应用进展12-13
• 1.2.3 激光快速成形钛合金存在的缺陷13-15
• 1.3 激光快速成形温度场有限元分析的发展概况15-16
• 1.4 激光快速成形应力场有限元分析的发展概况16-18
• 1.5 锻压过程中有限元分析的发展概况18
• 1.6 本文研究的意义和内容18-20
• 1.6.1 本文研究的意义18-19
• 1.6.2 本文主要内容19-20
• 第2章 有限元模型的建立20-31
• 2.1 引言20-21
• 2.1.1 模型方法的选择20
• 2.1.2 模型的条件假设20-21
• 2.2 物理模型的建立21-24
• 2.2.1 确定单元类型21
• 2.2.2 TA15钛合金的相关参数21-22
• 2.2.3 建立模型与网格划分22-23
• 2.2.4 生死单元技术的应用23-24
• 2.3 三种基本热传递方式24-25
• 2.4 弹塑性理论基础25-30
• 2.4.1 屈服准则25-29
• 2.4.2 流动准则29
• 2.4.3 强化准则29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 激光快速成形温度场数值模拟31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 激光快速成形熔池温度场数值模拟31-36
• 3.2.1 熔池温度场模拟结果分析31-34
• 3.2.2 激光功率对熔池温度场的影响34-35
• 3.2.3 熔池温度场实验验证35-36
• 3.3 激光快速成形薄壁板件温度场数值模拟36-41
• 3.3.1 各熔覆层之间温度场的影响37-39
• 3.3.2 工艺参数对温度场的影响39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 激光快速成形应力场数值模拟42-49
• 4.1 引言42
• 4.2 钛合金薄壁板件热应力场边界条件的确定42-43
• 4.3 激光快速成形薄壁板件应力场数值模拟43-48
• 4.3.1 单层熔覆过程应力状态分析43-44
• 4.3.2 多层熔覆过程应力状态分析44-45
• 4.3.3 工艺参数对应力场的影响45-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 连续点式锻压数值模拟与实验验证49-66
• 5.1 引言49
• 5.2 连续点式锻压应力场模拟结果分析49-57
• 5.2.1 点式锻压塑性变形区深度分析49-51
• 5.2.2 点式锻压塑性变形区应力场分析51-52
• 5.2.3 压下量对塑性变形区的影响52-54
• 5.2.4 累积变形对塑性变形区的影响54-57
• 5.3 模拟结果实验验证57-65
• 5.3.1 实验材料57-58
• 5.3.2 实验方法58-59
• 5.3.3 金相显微组织59-61
• 5.3.4 显微硬度测量61-62
• 5.3.5 力学性能62-63
• 5.3.6 压下量对显微硬度的影响63-64
• 5.3.7 压下量对力学性能的影响64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄放;快速成形技术及其发展[J];铸造设备研究;2004年02期

2 彭安华;;快速成形技术的内涵及研究的热点问题[J];煤矿机械;2007年08期

3 ;第五届全国快速成形与快速制造学术会议征文通知[J];电加工与模具;2010年05期

4 ;快速成形圆网纸机投产的情况[J];造纸技术通讯;1974年05期

5 ;“快速成形”园网单缸造纸机投产的情况[J];上海造纸;1974年02期

6 王运赣，林国才，，陈国清，骆际焕;快速成形技术与分层叠纸式快速成形系统[J];锻压机械;1996年03期

7 朱磊,孙进,乔黎;快速成形技术在新产品开发中的应用[J];模具技术;2000年05期

8 熊晓明;张连洪;;快速成形技术的现状及进展[J];金属成形工艺;2001年06期

9 高炬;快速成形技术的特点及应用[J];河南化工;2001年11期

10 赖华清,李怀君,徐翔;快速成形技术及其在铸造用模制造方面的应用[J];铸造设备研究;2001年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李涤尘;;快速成形技术发展状况与趋势[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

2 沈以赴;黄因慧;余承业;;快速成形技术中的材料科学问题[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

3 王伊卿;刘亚雄;罗成明;赵万华;;激光快速成形——面向21世纪的创新技术[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年

4 许平;顾红;李莎;陈磊;朱龙;;快速成形中大尺寸零件的一种处理方法[A];2004年十一省区市学术年会论文集[C];2004年

5 张安鸿;徐人平;;快速成形与个性因子[A];2004年十一省区市学术年会论文集[C];2004年

6 丁冬平;刘顺洪;周龙早;;基于焊接的快速成形技术[A];湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005年焊接学术年会文集[C];2005年

7 颜永年;陈立峰;王笠;;快速成形技术的发展趋势和未来[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

8 徐健;吴任东;颜永年;;快速成形技术在国防建设上的应用[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

9 徐健;吴任东;颜永年;;快速成形技术在国防建设上的应用[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

10 黄树槐;王从军;;快速市场响应的有力工具——快速成形技术[A];新世纪科技与湖北经济发展——2001首届湖北科技论坛论文集[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 颜永年;“快速成形”产品打入国际市场[N];科技日报;2001年

2 记者 望剑 通讯员 熊世华;宜昌制造业将推广快速成形技术[N];三峡日报;2006年

3 孙仲鸣;快速成形技术：新世纪先进的首饰制造技术[N];中国黄金报;2001年

4 孙仲鸣;首饰快速成形技术的工艺方法[N];中国黄金报;2001年

5 记者 叶勇;引专家入股 中航重机落实激光快速成形项目[N];上海证券报;2011年

6 中航工业制造所 锁红波;揭开电子束快速成形技术的神秘面纱[N];中国航空报;2013年

7 王冀;不该尴尬的新技术[N];中国汽车报;2003年

8 杨民青;快速制造：一种新的“战略技术”[N];经济参考报;2011年

9 记者 张平阳邋实习生 李宁 康榜进;快速制造国家工程研究项目落户航空基地[N];西安日报;2007年

10 记者 赵晖;天津高校为神十出力[N];天津日报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 王卫辰;面向快速成形的三维CAD模型直接分层方法研究[D];中国矿业大学;2010年

2 钱波;快速成形制造关键工艺的研究[D];华中科技大学;2009年

3 王东兴;表面彩色模型快速成形中着色数据的生成[D];大连理工大学;2005年

4 李建国;新型SLS快速成形控制系统及关键工艺研究[D];西南交通大学;2004年

5 刘冰;快速成形工艺软件的若干关键技术研究[D];华中科技大学;2009年

6 刘厚才;光固化三维打印快速成形关键技术研究[D];华中科技大学;2009年

7 徐富家;Inconel625合金等离子弧快速成形组织控制及工艺优化[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 锁红波;电子束快速成形TC4钛合金显微组织及力学性能研究[D];华中科技大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 宫静;面曝光快速成形技术的变形研究[D];西安工程大学;2012年

2 贺立华;焊接快速成形316L不锈钢的组织和性能研究[D];南昌航空大学;2015年

3 张立波;激光快速成形T250马氏体时效钢组织性能的研究[D];航天动力技术研究院;2016年

4 刘静波;TA15钛合金连续点式锻压激光快速成形过程数值模拟[D];燕山大学;2016年

5 陈鹏;电磁辅助焊接快速成形GH4169合金的组织和力学性能研究[D];南昌航空大学;2016年

6 杨剑;面曝光快速成形光固化实验研究[D];西安工程大学;2011年

7 陈明;熔丝沉积快速成形的控制及软件系统的研究[D];华中科技大学;2004年

8 杨根;面曝光快速成形制作参数优化研究[D];西安工程大学;2012年

9 汪定妮;熔融挤压快速成形的质量控制[D];华中科技大学;2007年

10 王霏;分段沉积/雕铣快速成形工艺中材料沉积装置研制及其技术集成[D];华侨大学;2005年

本文编号：663346