激光熔化沉积分区扫描成形TC4构件应力变形控制及性能研究

发布时间：2021-06-09 05:11

　　激光熔化沉积作为一种典型的金属增材制造技术,凭借成形效率高、制件性能优的优势,成为直接成形钛合金的重要手段。然而,受制于过程中强烈的热应力作用,成形所产生的残余应力和基底翘曲变形将严重影响零件的力学性能和尺寸精度。目前,分区扫描作为大型件成形新策略,可在一定程度上改善成形过程热应力作用,但是因相关研究的缺乏以及分区方式的复杂性,其对基底变形、残余应力及成形件性能的作用规律尚不十分明确。在实际工程应用中研究者们无法确定合适的分区方式以减轻成形过程中强烈的热作用,从而无法保证大尺寸零件成功成形。为此,本文针对分区扫描策略展开系统研究,基于应力变形控制提出了分区扫描策略优化方向,并对分区扫描成形件力学性能进行分析。主要研究内容如下:（1）揭示了分区扫描策略对于基底翘曲变形及沉积层残余应力分布的作用规律。变形方面,与连续扫描相比,分区扫描可将成形件基底最大翘曲变形量减小71%,结合温度场仿真模型,论证了翘曲变形程度与成形过程节点温度梯度的一致性;应力方面,分区扫描策略下沉积层表面残余应力呈现周期振荡型分布规律,与连续扫描策略相比最大残余应力值减小50%。（2）首次研究并分析了分区尺寸及区域跳转... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

激光熔化沉积技术原理及现场图

南京航空航天大学硕士学位论文试用标准。Areo Met公司长期致力于航空用钛合金激光增材制造技术研究，并成功完成了F多款飞机关键钛合金结构件的成形并实现其航空应用[13]。目前该公司已与波音、诺克希德公司等飞机制造商合作并为其提供了大量飞机次承力钛合金激光熔化沉积成形结构件，经综合性能可媲美锻件，疲劳强度也满足飞机使用要求，图 1.2(a)为该公司成形的航空用钛整体框。NASA 也开展了该技术在航天件上的应用验证，图 1.2(b)为其利用该技术成形的燃料喷射管道。除此之外，欧洲宇航防务公司、德国弗朗霍夫实验室、英国劳斯莱斯公司大利亚国家科学研究中心等都针对激光熔化沉积技术在钛合金航空航天构件制造方面开展量研究。

国内典型钛合金成形件


本文编号：3220006