316L粉末激光熔覆沉积成形工艺研究

发布时间：2017-08-15 19:20

  本文关键词：316L粉末激光熔覆沉积成形工艺研究

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【摘要】：金属激光熔覆沉积成形是增材制造技术的主要发展趋势之一,本文首先设计了针对具有大角度悬臂构件的激光熔覆多维沉积实验平台,并应用所设计的实验平台,研究并确定了316L粉末激光熔覆沉积成形的最优工艺。主要研究内容如下。根据激光多维熔覆大角度悬臂结构件的需要,提出了总体设计方案,并对具体结构进行了优化设计,加工完成了激光熔覆多维沉积实验平台并保证了成形过程的自动化。采用正交设计试验方法对激光熔覆工艺参数进行了实验设计,利用极差分析法得到了轮廓线工艺参数的优化方案为:激光功率300 W,扫描速度5 mm/s,送粉速率4 g/min;填充线工艺参数的优化方案为:激光功率450 W,扫描速度4 mm/s,送粉速率4 g/min。应用最优熔覆工艺,以316L粉末为熔覆材料所得到的熔覆试样成形良好,微观组织观察表明两层之间呈冶金结合状态,没有气孔和裂纹等缺陷,符合使用要求。利用自主开发的实验平台,成形了具有大角度悬臂特征的零件,初步验证了激光熔覆多维沉积成形的功能,为后续复杂零件的成形打下了基础。采用填充线Z字形扫描及轮廓线偏置扫描相结合的方式成形了20 mm×20 mm×60 mm的立方体试样,力学性能测试表明其平均屈服强度为246 MPa、平均抗拉强度为551 MPa、平均延伸率为26.3%。微观组织观察表明:层与层厚度均匀,层间呈冶金结合状态,层间有与两层界面垂直生长的柱状晶和等轴晶,层内组织为均匀的等轴晶,无气孔和裂纹等缺陷。
【关键词】：激光熔覆沉积 316L粉末 工艺参数 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 金属三维打印技术10-15
• 1.2.1 SLM技术研究现状10-12
• 1.2.2 LCD技术研究现状12-14
• 1.2.3 SLM与LCD技术的比较14-15
• 1.3 激光熔覆多维沉积技术15-17
• 1.4 论文研究目的及内容17-19
• 1.4.1 研究目的17-18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 第二章 激光熔覆多维沉积实验平台的设计及实现19-29
• 2.1 总体方案19-20
• 2.2 实验平台结构设计20-26
• 2.2.1 主框架设计20-21
• 2.2.2 XY轴设计21-22
• 2.2.3 Z轴设计22-23
• 2.2.4 旋转轴设计23-26
• 2.3 实验平台控制系统硬件设计26-28
• 2.3.1 控制系统硬件26-27
• 2.3.2 控制系统设计27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 316L粉末激光单道熔覆工艺研究29-42
• 3.1 试验材料及设备29-32
• 3.1.1 试验材料29-30
• 3.1.2 试验设备30-32
• 3.2 试验方法32-33
• 3.2.1 正交试验设计方案32-33
• 3.2.2 微观组织观察33
• 3.3 试验结果分析33-41
• 3.3.1 考核指标及评分标准的制定33-35
• 3.3.2 轮廓线工艺参数的确定35-37
• 3.3.3 填充线工艺参数的确定37-39
• 3.3.4 分析与讨论39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 316L粉末激光熔覆沉积成形42-56
• 4.1 简单薄壁零件的激光熔覆沉积成形42-46
• 4.1.1 方形薄壁零件的成形43-44
• 4.1.2 环形薄壁零件的成形44-46
• 4.2 复杂薄壁零件的激光熔覆沉积成形46-49
• 4.3 实心零件的激光熔覆沉积成形及性能分析49-55
• 4.3.1 实心零件的激光熔覆沉积成形49-51
• 4.3.2 实心零件力学性能测试51-52
• 4.3.3 实心零件微观组织观察52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 结论56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 个人简历及参与科研项目61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张海鸥;王超;胡帮友;蒋疆;邹海平;王桂兰;;金属零件直接快速制造技术及发展趋势[J];航空制造技术;2010年08期

2 蔡志祥;曾晓雁;;激光微熔覆技术的发展及应用[J];中国光学与应用光学;2010年05期

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本文编号：679868