粉末床激光熔融过程飞溅行为研究
发布时间：2021-02-02 19:13
粉末床激光熔融成型（Laser Powder bed fusion,L-PBF）凭借快速原型制造的基本成型原理突破了传统机械加工技术的工艺约束,在成型能力和成本等方面具有突出优势,但L-PBF成型质量始终是研究者与用户最为关注的基础问题。作为一种高能束流加工技术,加工过程中存在剧烈且无法避免的飞溅行为。飞溅行为不仅是激光与金属粉末作用的直接产物,而且常常直接或间接地影响着L-PBF成型过程与成型质量。因此L-PBF飞溅行为的研究对深入了解激光与粉末的作用机制和L-PBF成型质量控制机制具有深远意义。本文围绕L-PBF成型过程中的飞溅行为开展以下相关研究:1、基于高速成像技术获得粉末飞溅与液滴飞溅两类飞溅行为过程信息,分别对两种飞溅行为所诱导的L-PBF成型缺陷类型与形成、演变机制进行定性的讨论与分析;特别的,对熔融态液滴飞溅与粉末床碰撞作用过程开展讨论,提出并讨论了氧化膜在碰撞过程中保持颗粒完整性的重要作用。2、在前期工艺研究基础上,结合单熔道成型实验和高速成像技术,获得三种典型加工状态下的液滴飞溅行为图像数据并基于数字图像处理技术获取各组别下液滴飞溅行为图像中的特征信息,包括液滴像素...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状
1.3.1 L-PBF过程飞溅诱导缺陷机制研究
1.3.2 L-PBF过程飞溅机制研究
1.3.3 成型腔保护气流场研究
1.4 研究内容及章节安排
1.4.1 研究内容
1.4.2 章节安排
1.5 课题来源
第二章 实验材料、设备与测试方法
2.1 飞溅实验平台
2.1.1 粉末床激光熔融设备
2.1.2 高速光学成像设备
2.2 实验材料与加工参数
2.2.1 实验材料
2.2.2 加工参数
2.3 研究方案
2.3.1 飞溅颗粒诱导宏观缺陷
2.3.2 飞溅图像数据
2.3.3 成型腔流体仿真
2.4 本章小结
第三章 飞溅颗粒诱导宏观缺陷机制
3.1 粉末飞溅与液滴飞溅
3.2 粉末飞溅诱导宏观缺陷
3.2.1 粉床剥蚀
3.2.2 粉末镶嵌
3.3 液滴飞溅诱导宏观缺陷
3.3.1 液滴飞溅撞击形式
3.3.2 液滴飞溅诱导机制
3.4 本章小结
第四章 液滴飞溅行为机制
4.1 液滴飞溅及其图像
4.1.1 飞溅过程原始图像
4.1.2 典型加工状态下的单熔道成型与液滴飞溅行为
4.1.3 液滴飞溅图像处理
4.2 液滴飞溅行为特征
4.3 液滴飞溅行为机制分析
4.4 本章小结
第五章 L-PBF加工状态映射机制验证
5.1 主成分分析与降维处理
5.2 Adaboost（CART）决策树集成分类模型
5.3 基于Adaboost（CART）强分类器的液滴飞溅行为分类
5.4 基于深度学习模型的映射机制验证
5.5 本章小结
第六章 成型腔保护气体的流动性分析
6.1 Dimetal-100E成型腔体气流仿真
6.1.1 成型腔体模型与仿真方案
6.1.2 成型腔保护气流动性
6.2 成型腔参数对气流影响
6.2.1 成型腔长度影响
6.2.2 成型腔高度影响
6.3 本章小结
结论与展望
一、研究结论
二、研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化直接制造工业过滤器初步研究[J]. 王迪,叶光照,张明康,杨永强,林康杰,NEIL Burns. 电加工与模具. 2018(01)
[2]激光选区熔化熔池光强监测系统设计[J]. 杜道中,刘婷婷,廖文和,张长东,张凯. 红外与激光工程. 2017(12)
[3]不同工艺条件对激光熔化多道沉积DD5单晶高温合金杂晶的影响[J]. 刘小欣,程序,王华明,李佳. 中国激光. 2017(06)
[4]金属粉末选区激光熔化球化现象研究[J]. 张格,王建宏,张浩. 铸造技术. 2017(02)
[5]激光选区熔化增材制造金属零件精度优化工艺分析[J]. 吴伟辉,杨永强,毛星,李银. 铸造技术. 2016(12)
[6]分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响[J]. 邓诗诗,杨永强,李阳,王迪,王安民,宋长辉. 中国激光. 2016(12)
[7]高功率激光深熔焊接时喷出金属蒸气动力学行为研究[J]. 李时春,邓辉,张焱,陈根余. 应用激光. 2016(04)
[8]激光选区熔化成型NiCr合金曲面表面形貌及粗糙度变化规律研究[J]. 麦淑珍,杨永强,王迪. 中国激光. 2015(12)
[9]激光选区熔化近α钛合金开裂机理及抑制研究[J]. 周旭,周燕,魏青松,朱伟. 中国机械工程. 2015(20)
[10]激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展[J]. 赵志国,柏林,李黎,黄建云. 航空制造技术. 2014(19)
博士论文
[1]负压激光焊接过程蒸气羽烟及熔池行为研究[D]. 罗燕.上海交通大学 2015
[2]激光选区熔化成型机理和结构特征直接制造研究[D]. 刘洋.华南理工大学 2015
[3]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]泥水盾构掘进功率自适应控制技术研究[D]. 张仁贤.浙江大学 2019
[2]面向疾病诊断的多分类器集成方法研究[D]. 熊婷.华东交通大学 2018
[3]基于Adaboost的铁路扣件完损性检测方法研究[D]. 张苗燕.兰州交通大学 2018
[4]GH4169镍基合金粉末选区激光熔化基础工艺研究[D]. 杜胶义.中北大学 2014
[5]大功率盘形激光焊金属蒸汽和飞溅图像特征识别[D]. 文茜.广东工业大学 2013
[6]选区激光熔化制备多孔316L不锈钢和多孔钛的研究[D]. 王志阳.南京航空航天大学 2010
[7]熔融液滴撞击金属粉末表面的铺展和凝固模型[D]. 张家宽.南京航空航天大学 2008
本文编号：3015229
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状
1.3.1 L-PBF过程飞溅诱导缺陷机制研究
1.3.2 L-PBF过程飞溅机制研究
1.3.3 成型腔保护气流场研究
1.4 研究内容及章节安排
1.4.1 研究内容
1.4.2 章节安排
1.5 课题来源
第二章 实验材料、设备与测试方法
2.1 飞溅实验平台
2.1.1 粉末床激光熔融设备
2.1.2 高速光学成像设备
2.2 实验材料与加工参数
2.2.1 实验材料
2.2.2 加工参数
2.3 研究方案
2.3.1 飞溅颗粒诱导宏观缺陷
2.3.2 飞溅图像数据
2.3.3 成型腔流体仿真
2.4 本章小结
第三章 飞溅颗粒诱导宏观缺陷机制
3.1 粉末飞溅与液滴飞溅
3.2 粉末飞溅诱导宏观缺陷
3.2.1 粉床剥蚀
3.2.2 粉末镶嵌
3.3 液滴飞溅诱导宏观缺陷
3.3.1 液滴飞溅撞击形式
3.3.2 液滴飞溅诱导机制
3.4 本章小结
第四章 液滴飞溅行为机制
4.1 液滴飞溅及其图像
4.1.1 飞溅过程原始图像
4.1.2 典型加工状态下的单熔道成型与液滴飞溅行为
4.1.3 液滴飞溅图像处理
4.2 液滴飞溅行为特征
4.3 液滴飞溅行为机制分析
4.4 本章小结
第五章 L-PBF加工状态映射机制验证
5.1 主成分分析与降维处理
5.2 Adaboost（CART）决策树集成分类模型
5.3 基于Adaboost（CART）强分类器的液滴飞溅行为分类
5.4 基于深度学习模型的映射机制验证
5.5 本章小结
第六章 成型腔保护气体的流动性分析
6.1 Dimetal-100E成型腔体气流仿真
6.1.1 成型腔体模型与仿真方案
6.1.2 成型腔保护气流动性
6.2 成型腔参数对气流影响
6.2.1 成型腔长度影响
6.2.2 成型腔高度影响
6.3 本章小结
结论与展望
一、研究结论
二、研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化直接制造工业过滤器初步研究[J]. 王迪,叶光照,张明康,杨永强,林康杰,NEIL Burns. 电加工与模具. 2018(01)
[2]激光选区熔化熔池光强监测系统设计[J]. 杜道中,刘婷婷,廖文和,张长东,张凯. 红外与激光工程. 2017(12)
[3]不同工艺条件对激光熔化多道沉积DD5单晶高温合金杂晶的影响[J]. 刘小欣,程序,王华明,李佳. 中国激光. 2017(06)
[4]金属粉末选区激光熔化球化现象研究[J]. 张格,王建宏,张浩. 铸造技术. 2017(02)
[5]激光选区熔化增材制造金属零件精度优化工艺分析[J]. 吴伟辉,杨永强,毛星,李银. 铸造技术. 2016(12)
[6]分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响[J]. 邓诗诗,杨永强,李阳,王迪,王安民,宋长辉. 中国激光. 2016(12)
[7]高功率激光深熔焊接时喷出金属蒸气动力学行为研究[J]. 李时春,邓辉,张焱,陈根余. 应用激光. 2016(04)
[8]激光选区熔化成型NiCr合金曲面表面形貌及粗糙度变化规律研究[J]. 麦淑珍,杨永强,王迪. 中国激光. 2015(12)
[9]激光选区熔化近α钛合金开裂机理及抑制研究[J]. 周旭,周燕,魏青松,朱伟. 中国机械工程. 2015(20)
[10]激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展[J]. 赵志国,柏林,李黎,黄建云. 航空制造技术. 2014(19)
博士论文
[1]负压激光焊接过程蒸气羽烟及熔池行为研究[D]. 罗燕.上海交通大学 2015
[2]激光选区熔化成型机理和结构特征直接制造研究[D]. 刘洋.华南理工大学 2015
[3]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]泥水盾构掘进功率自适应控制技术研究[D]. 张仁贤.浙江大学 2019
[2]面向疾病诊断的多分类器集成方法研究[D]. 熊婷.华东交通大学 2018
[3]基于Adaboost的铁路扣件完损性检测方法研究[D]. 张苗燕.兰州交通大学 2018
[4]GH4169镍基合金粉末选区激光熔化基础工艺研究[D]. 杜胶义.中北大学 2014
[5]大功率盘形激光焊金属蒸汽和飞溅图像特征识别[D]. 文茜.广东工业大学 2013
[6]选区激光熔化制备多孔316L不锈钢和多孔钛的研究[D]. 王志阳.南京航空航天大学 2010
[7]熔融液滴撞击金属粉末表面的铺展和凝固模型[D]. 张家宽.南京航空航天大学 2008
本文编号：3015229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3015229.html
