2219铝合金电子束熔丝沉积增材制造传热流动数值模拟

发布时间：2021-04-25 22:58

　　电子束熔丝沉积增材制造技术具有效率高、应用范围广、成形件性能好等优点,已经在航天航空、船舶、汽车、医疗等领域有了较大的利用价值。作为新兴成形技术,电子束熔丝沉积增材制造技术是基于积分的思想,借助于建模软件（CAD）,在软件中先将想要成形的零件离散为片或层,再按照一定路径堆积成形。2219铝合金常被用于焊接领域,具有良好的焊接性能,并且其密度低、低温性能良好,在航空航天等领域已有较好表现。本文针对2219铝合金电子束熔丝沉积增材制造过程中的传热流动行为进行研究,综合分析电子束熔丝沉积温度场、流场分布变化。首先根据电子束熔丝沉积实际加工过程,分析了其中发生的物理变化,根据这些物理变化提出合理假设以简化模型,在此基础上建立了电子束熔丝沉积过程物理模型。根据建立的物理模型,综合分析了加工过程中主要存在的热传导、热对流、热辐射等传热流动影响因素;推导了模型中的能量、质量、动量控制方程;提出了修正高斯旋转体热源模型以满足2219铝合金实际沉积件深宽比较小的特征;分析了模型的几大边界条件,采用Level set方法追踪运动界面,采用材料激活的方法实现材料增材的过程,最终建立了电子束熔丝沉积三维数值模... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 电子束熔丝沉积原理及特点
    1.3 金属增材制造发展
    1.4 电子束熔丝沉积快速成形发展
    1.5 电子束熔丝沉积快速成形技术国内外研究现状
    1.6 相关数值模拟国内外研究现状
    1.7 本文主要研究内容
第2章 电子束熔丝沉积加工熔池演变数值模型
    2.1 前言
    2.2 物理过程与基本假设
    2.3 物理模型的建立
        2.3.1 传热过程
        2.3.2 动力学因素
    2.4 控制方程
    2.5 初始条件与边界条件
    2.6 本章小结
第3章 参数设置与确定热源模型
    3.1 前言
    3.2 模拟参数设置
    3.3 几何模型
        3.3.1 网格划分
    3.4 Level set方法追踪自由运动界面
    3.5 材料激活
    3.6 热源模型
    3.7 本章小结
第4章 电子束熔丝沉积数值模拟研究
    4.1 前言
    4.2 传热过程分析
        4.2.1 运动熔池收尾
        4.2.2 不同运动速度的熔池
        4.2.3 温度特征
    4.3 流场分布
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]中航工业成功研发大尺寸多激光选区熔化增材制造设备[J]. 唐讯.  表面工程与再制造. 2019(01)
[3]激光增材制造微观结构模拟与力学性能预测[J]. 张昭,葛芃,谭治军,胡超平,赵国忠.  兵器材料科学与工程. 2018(01)
[4]3D打印技术研究现状和关键技术[J]. 张学军,唐思熠,肇恒跃,郭绍庆,李能,孙兵兵,陈冰清.  材料工程. 2016(02)
[5]电子束熔丝沉积快速制造技术研究现状[J]. 熊进辉,李士凯,耿永亮,高福洋,张建欣.  电焊机. 2016(02)
[6]TC18钛合金电子束熔丝成形技术研究[J]. 黄志涛,锁红波,巩水利,杨光,杨洋,董伟,杨帆.  航天制造技术. 2015(04)
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博士论文
[1]铝合金EBW熔池行为及焊缝成形规律的数值模拟研究[D]. 刘成财.哈尔滨工业大学 2017

硕士论文
[1]2219铝合金轧制及热处理工艺研究[D]. 周刚.江苏理工学院 2018
[2]电子束3D打印用铝基材料及其成形性能的研究[D]. 于菁.沈阳航空航天大学 2018
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本文编号：3160241