激光熔覆三角截面近净成形控制方法

发布时间：2020-05-16 18:21

【摘要】：任意复杂不规则的几何截面形状的精确控制都可以通过解决三角形状的制造与控制来实现。通过三角形熔覆轨迹的搭接与层叠规划,获得对三角截面轮廓精确控制,进而实现对任意直线边界截面形状的净近成型,对完善激光熔覆近净成形的基础理论有积极意义。为了研究三角截面形状的预测与控制方法,首先,研究了Z轴离焦量对成形控制的影响,通过实验研究Z轴离焦量与激光功率、扫描速度、气流量对激光熔覆成形的耦合作用规律,借助金相组织、熔覆层几何形貌等评价手段揭示Z轴离焦量对激光熔覆成形质量的影响规律。第二,通过采用响应面法中的中心复合设计法,研究激光功率、扫描速度、气流量、离焦量对激光熔覆成形的耦合作用规律,获得激光熔覆单层单道截面轨迹的数学模型,实现熔覆单层单道轨迹形状的控制与预测。第三,提出适用于激光熔覆多道搭接熔覆层表面相对平整度评价方法,构建了多道搭接的最佳搭接系数与单道熔覆层宽度、高度关系的计算模型。第四,通过选取恰当的搭接系数、扫描方式以及对熔覆层高度的精度控制进行试验,不断地提高了三角截面的成形精度,研究了激光熔覆三角截面近净成形控制方法,为激光熔覆制造与再制造的形状精确控制提供理论依据。最后,选用一种旋转模切刀具开展应用研究,验证了三角截面近净成形控制方法的有效性,为其他高硬度难加工刀具的激光工程化净成型技术提供理论依据。研究成果对任意复杂截面形状的熔覆成形机理和控制方法,以及复杂轨迹熔覆成形技术提供理论依据。对大尺寸回转类刀具、特殊形状刀具、发动机叶轮等具有复杂截面形状高值旧件的修复、复杂零件的直接制造、熔覆与切削的混合制造的应用研究提供技术方法,为激光熔覆从表面工程向增材制造领域的应用拓展奠定理论基础。
【图文】：

示意图,模切刀,总成,示意图

图ｉ－ｉ旋转模切刀及刀架结构图逡逑模切刀具又分为压花辊、切刀辊、切刀和压花复合辊等，但是每个产品都会用到逡逑切断，如图１－２所示，这种镶装方法使得刀具维护和使用成本大幅度降低。模切一定逡逑周期后可以通过更换刀片来延长整个模切刀架的使用寿命。然而，目前刀片的制造主逡逑要采用整体高速钢材料，由于刀片是在刀刃的压切作用下工作，刀刃的磨损极其严重，逡逑刀片的更换频率较高，，调整周期较长，严重影响工作效率。若采用进口粉末冶金钢使逡逑用寿命能够明显提高，但是成本太高，材料的供给受到一定的制约。因此，国内外生逡逑产企业，积极开发新的刀具材料同时，开展先进精益制造工艺开发，并通过减少刀具逡逑１逡逑

搭接,搭接系数,熔覆,多道

１．２．３多道搭接和层叠控制方法研究逡逑由于单道轨迹截面尺寸有限（宽度受限于激光的光斑直径；高度为０．１邋＿到２逡逑ｍｍ之间［３Ｑ］），对较大截面尺寸零件成形，需要通过单道轨迹宽度方向搭接（如图１－３逡逑（ａ）所示［３］）高度方向层叠来实现。为了获得精确截面尺寸和均匀组织结构，在精确逡逑控制单道轨迹截面形状基础上，还需要对搭接和层叠实施精确控制。逡逑｜＾￣１逦－ｊ逦逦逦逦逦逡逑（一＿ｉｓ：一＿＞逦Ａ邋Ｂ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１－３多轨迹搭接与层叠截面示意图逡逑在多道熔覆搭接方面，张庆茂等提出了搭接系数选取的理论依据，并且分析了冷逡逑搭接与热搭接对稀释率、粉末利用率的影响［３４］。张吉庆等研宄了冷搭接和热搭接对逡逑熔覆层性能的影响，结果表明在进行多道激光熔覆时，采用冷搭接比热搭接方法所获逡逑得的熔覆层组织性能更好［３５］。黄凤晓等为了获得组织良好的熔覆层并实现对搭接结逡逑合界面的控制，研究了熔覆参数对搭接结合区域组织形态的影响［３６］。陈列等通过数逡逑值分析和试验相结合的办法，对多道搭接激光熔覆层的开裂机理和规律进行了研究逡逑［３７］。王建彬等对多道搭接进行了理论与实验相结合的研宄，结果表明确定最优搭接逡逑率的取值范围
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665

【参考文献】