基于脉冲激光振荡的电弧载粉增材制造熔池熔凝结构调控研究

发布时间：2024-03-10 20:36

　　金属构件增材制造(3D打印)技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的先进制造技术,但该技术应用于产品研发仍然面临重大挑战。越来越多的应用领域对金属构件宏、微观熔凝结构的调控提出了期许,要求对金属构件3D打印制造过程进行控形与控性。本文建立了基于脉冲激光振荡的电弧载粉增材制造实验系统,从宏观成形形貌、微观组织及力学性能等方面对等离子弧增材制造(PTA,Plasma Technology Additive manufacture)和Laser-PTA两种工艺方法进行了研究,结合增材制造过程的热循环特征及熔池振荡特征,对脉冲激光调控熔凝结构的机理进行了系统的探索,主要结论如下:(1)对于单层熔凝结构,加入适当脉冲激光改善了成形质量,提高了金属粉末的沉积效率,成形系数增大,但对于熔池的铺展性影响不明显。对于多层熔凝结构,脉冲激光使液态金属的局部流动性增强,改善了成形质量,熔池外溢倾向降低;同时,对成形的层宽影响较小,使层高增加,粉末沉积效率提高,成形系数增大,这有利于薄壁件和精细结构成形。(2)通过有无脉冲激光等离子弧增材制造试样对比,发现无激光时不同区域存在柱状晶或粗的一次枝晶,...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1模拟热源情况(a)热源模型分析;(b)温度场对应条纹形貌[7]

会粗化，得到的结构件综合性能更好。2012年，克兰菲尔德大学的DingJ[5,6]等人认为，稳定电弧增材制造过程的温度场一定是稳态的，并通过瞬态模型、稳态模型和试验测量的低碳钢CMT增材制造过程热循环过程进行对比，证明模型都具备较好的可靠性。而同年，利托瑞尔国立大学的Fachin....

图1.2Q235低碳钢GMA增材制造过程(a)基板点A、D;(b)实测与模拟热循环[8]

1.绪论32012年哈尔滨工业大学的赵慧慧[8-10]对Q235低碳钢GMA增材制造过程的温度场进行了模拟。通过模拟，系统阐述了多重沉积过程的温度场理论，推导出多重沉积过程动态温度解析公式。如图1.2所示，研究了诸如沉积层长度、道间等待时间等对应热循环的影响规律，并基于模糊综合评....

图1.3SLM过程温度随时间变化的模拟[12]

重庆理工大学硕士学位论文4图1.3SLM过程温度随时间变化的模拟[12](a)不同激光功率;(b)图(a)的放大图;(c)不同激光扫描速度Figure1.3SimulationofSLMprocesstemperatureovertime(a)Differentlaserpowe....

图1.4温度场计算结果(a)温度分布;(b)温度梯度分布;(c)提取点温度循环曲线[14]

重庆理工大学硕士学位论文4图1.3SLM过程温度随时间变化的模拟[12](a)不同激光功率;(b)图(a)的放大图;(c)不同激光扫描速度Figure1.3SimulationofSLMprocesstemperatureovertime(a)Differentlaserpowe....

本文编号：3925282