当前位置:主页 > 科技论文 > 金属论文 >

选区激光熔化成形镍基合金结构的工艺研究

发布时间:2018-09-09 09:00
【摘要】:选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是增材制造领域的重要发展方向,该技术以高能量激光束为能量源,通过对二维选择性熔化,累加成形三维实体,与传统机加工相比,在加工复杂形状金属零件时,利用“降维”的方式,将复杂三维实体通过二维扫描分层成形,不受加工位置的限制,成形工艺简单、适用性广。当前,SLM技术已广泛用于航空航天、汽车、生物医疗等领域,但研究多集中于不锈钢与钛合金粉末,对镍基高温合金直接成形研究较少,其熔化成形特性、工艺控制与优化、结构成形工艺等有待深入探讨。本文采用Ni60粉末为成形材料,对选区激光熔化技术进行了系统的基础技术研究。首先,利用有限元软件对成形过程温度场进行模拟,确定了激光能量与单层粉末熔深的映射关系。其次,通过单道单层成形实验对激光频率、脉冲宽度、扫描速度、离焦量进行单因素分析,得到了各参数对熔道成形尺寸的工艺规律;研究了轨迹搭接率与倾斜角度对成形质量的影响规律;确定了不同工艺参数下线能量输入与粉末成形规律之间的关系,并通过正交实验分析获得了各参数对成形稳定性的影响程度;最后,通过优选的工艺参数,对典型样件进行加工实验,得到了成形精度良好的特征结构,并对沉积材料的硬度、微观组织、致密性等指标进行了分析测试。研究结果表明:当搭接率为50%时,相邻熔道间搭接紧密,成形质量最佳;当成形倾斜结构与水平夹角大于33°时,所成形的倾斜结构不易出现变形、下陷等缺陷;正交分析表明,对成形质量的影响顺序依次为扫描速度脉冲宽度激光频率;硬度测试结果显示,成形硬度在两个方向出现相异性,平行剖面的硬度值在580-620HV之间,而垂直剖面的硬度值在610-640HV之间,且层间硬度高于层内硬度;选择优化的激光工艺参数与扫描轨迹,获得了致密的金属零件。由于分层单层层厚较小,有效减少了成形中的缺陷,微观组织无明显缺陷,致密度达到97.49%。
[Abstract]:Selective laser melting (Selective Laser Melting,SLM) technology is an important development direction in the field of material augmentation manufacturing. The technology takes high energy laser beam as the energy source, and by selectively melting two-dimensional, accumulates and forms three-dimensional solid, compared with traditional machining. In the process of machining metal parts with complex shape, the complex three-dimensional solid is formed by two-dimensional scanning and stratification by "dimensionality reduction", which is not limited by machining position, and the forming process is simple and applicable. At present, SLM technology has been widely used in aerospace, automobile, biomedical and other fields, but the research is mostly focused on stainless steel and titanium alloy powder, and the research on direct forming of nickel-based superalloy is less, its melting forming characteristics, process control and optimization. The structure forming technology needs to be discussed deeply. In this paper, Ni60 powder is used as the forming material, and the selective laser melting technology is studied systematically. Firstly, the temperature field of the forming process is simulated by the finite element software, and the mapping relationship between laser energy and the penetration depth of the single layer powder is determined. Secondly, single factor analysis of laser frequency, pulse width, scanning speed and defocus is carried out through single-pass single-layer forming experiment. The influence of trajectory lap ratio and tilt angle on forming quality was studied, and the relationship between linear energy input and powder forming law under different process parameters was determined. The influence of each parameter on the forming stability is obtained by orthogonal experiment. Finally, through the processing experiment of the typical sample, the characteristic structure with good forming accuracy is obtained, and the hardness of the deposited material is obtained. The microstructures and densification were analyzed and tested. The results show that when the lap ratio is 50, the overlap between adjacent fuses is close and the forming quality is the best. When the angle between the formed inclined structure and the horizontal angle is greater than 33 掳, the formed inclined structure is not easy to be deformed, and the defects such as subsidence are not easy to occur, and the orthogonal analysis shows that, The order of influence on forming quality is laser frequency of scanning velocity pulse width, hardness test results show that the hardness is different in two directions, the hardness value of parallel profile is between 580-620HV, and the hardness value of vertical section is between 610-640HV. The interlayer hardness is higher than that of the inner layer, and the dense metal parts are obtained by selecting the optimized laser process parameters and scanning track. Because of the small thickness of the laminated single layer, the defects in the forming process are effectively reduced, and the microstructure has no obvious defect, and the density reaches 97.49%.
【学位授予单位】:青岛理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG665

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;2008中国材料研讨会材料成形新技术与设备分会第1轮通知[J];锻压技术;2008年03期

2 B.Piller;金智才;;成形针织物的生产工艺和产品现状及发展趋势[J];国外纺织技术(针织及纺织制品分册);1982年18期

3 谭平宇;回转对称形零件的劈镦成形工艺[J];模具工业;1988年12期

4 赵孟涛;上横臂体成形工艺及成形缺陷分析[J];模具工业;2002年06期

5 阴子健;;“凸背T铁”成形工艺的改进[J];金属成形工艺;2003年01期

6 张淑杰;;锻压成形工艺与装备特别策划专辑[J];机械工人;2006年06期

7 喻晨曦;;零件合体成形工艺的应用[J];金属加工(热加工);2009年07期

8 马皓生;李达;胡川;;伞形体快速温挤成形工艺研究[J];金属加工(热加工);2009年19期

9 叶庆荣;;钳坯少无切屑新成形工艺的试验研究[J];锻压技术;1986年01期

10 李宝玲 ,朱福山;玻璃钢的湿法成形工艺[J];玻璃纤维;1989年04期

相关会议论文 前10条

1 谭双泉;高强;李娟;孙文博;张增强;;大电流导体复合式气焊接成形工艺的研究与应用(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

2 赵宝民;江开勇;顾永华;;分段沉积雕铣成形工艺及材料研究[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年

3 赵宝民;江开勇;顾永华;;分段沉积雕铣成形工艺及材料研究[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年

4 王维德;;挡油圈成形工艺及模具设计[A];塑性加工技术文集[C];1992年

5 张星;张治民;李保成;;温挤成形齿轮组织性能研究[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

6 吴坚;;无支撑板材数字化渐进成形工艺研究[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年

7 钱健清;高霖;;数控渐进成形技术现状及发展前景[A];2014年全国钢材深加工研讨会论文集[C];2014年

8 韩英淳;;采用复合成形工艺用管坯制造整体无缝汽车后桥壳[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

9 雷丽萍;曾攀;方刚;;塑性微成形技术及其工艺特点分析[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

10 周朝辉;曹海桥;吉卫;;厚壁圆筒件成形工艺及有限元模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年

相关重要报纸文章 前6条

1 本报记者 王斌 通讯员 张庆芳;数字化成形——技术发达国家的企盼[N];中国工业报;2009年

2 中国锻压协会“头脑风暴”专家库第二届首席专家 李森;对接先进成形工艺是中国锻压装备产业转型升级的方向[N];中国工业报;2014年

3 中航工业制造所 黄遐;成形/成性一体化壁板制造技术——蠕变时效成形[N];中国航空报;2014年

4 曾元松;航空钣金成形技术研究应用现状与发展建议[N];中国航空报;2013年

5 中航工业制造所 李怀学;激光精密增材成形技术:打开“设计束缚”枷锁的钥匙[N];中国航空报;2013年

6 方义;高精度液压机[N];中国乡镇企业报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 麦建明;奥氏体不锈钢电辅助压印成形工艺建模与实验研究[D];上海交通大学;2014年

2 李丽华;搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究[D];青岛科技大学;2016年

3 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年

4 邱立;脉冲强磁场成形制造技术研究[D];华中科技大学;2012年

5 张琦;金属板材多点“三明治”成形的数值模拟及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 熊俊;多层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 彭林法;微/介观尺度下薄板成形建模分析与实验研究[D];上海交通大学;2008年

8 龚峰;T2紫铜薄板微成形摩擦尺寸效应与润滑研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 冯小军;快速模具模塑成形的数值分析及过程智能控制系统的研究[D];同济大学;2006年

10 隋洲;曲面零件连续成形的理论与数值模拟研究及控制软件开发[D];吉林大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 张珍;用于复合材料成形的液压机装备—模具形状不对称引起偏载的耦合分析[D];天津理工大学;2015年

2 周勇;等强度弯管壁厚公式设计及芯棒热推成形工艺优化[D];山东建筑大学;2015年

3 刘威;氧化锆/氧化铝生物陶瓷选择性激光熔融成形研究[D];南京理工大学;2015年

4 周小磊;金属板材多点复合渐进成形破裂缺陷研究[D];江西理工大学;2015年

5 申发明;不锈钢丝基激光增材制造成形工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 杨建兵;异形齿盘毂热冷复合成形工艺数值模拟与试验研究[D];重庆大学;2015年

7 刘成放;柔性管道骨架层成形工艺设计及有限元分析[D];大连理工大学;2015年

8 李明昆;汽车加油口盒成形的数值模拟分析及其工艺改进[D];南华大学;2014年

9 陈蕴弛;金属板材单点渐进成形数值模拟及优化分析[D];浙江工业大学;2015年

10 曹江;金属板料渐进成形数值模拟与成形规律研究[D];浙江工业大学;2015年



本文编号:2231922

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2231922.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户cbc23***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com