激光内送粉熔覆对表面精度的影响与控制研究

发布时间：2022-02-24 06:42

　　零件的表面精度影响零件的外观、工作性能、可靠性及寿命。激光熔覆3D成形有制造流程短、熔层质量好、材料利用率高等一系列优点,但至今此方法一直还处于为毛坯制造阶段,根据需求大多还需后续精加工来提高和改善其表面形貌、波纹度和粗糙度。本研究基于激光内送粉技术,研究一次熔覆成形出相对高精表面的工艺方法。构建了激光内送粉熔覆实验和检测系统。研究了中空环形激光的能量分布,并基于ANSYS仿真软件对环形激光温度场分布进行数值模拟,采用红外测温仪进行温度场分布验证。分析了环形激光能量及温度分布对激光熔覆成形表面精度的影响。研究了内送粉粉气耦合规律。分析不同送粉管的粉束特性以及准直气压对粉束集束度影响,采用玻璃送粉管可获得较好的粉末集束度,拟合了准直气压和粉斑直径关系,为探究光粉耦合模式对粗糙度影响提供了依据。研究了激光功率、扫描速度和送粉率这三个工艺参数对单道表面质量的影响。发现激光功率对单道熔覆层表面质量有显著的影响,从上表面粗糙度和上表面及侧面黏粉两个指标对表面质量进行了表征。为成形工艺参数的选择提供依据。提出了激光内送粉熔覆过程中三种光粉耦合模式,通过调节粉末集束度和环形光斑离焦量两种方法,形成不... 

【文章来源】：苏州大学江苏省211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光选区熔化沉积表面质量研究现状
        1.2.2 激光熔覆成形表面质量研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 激光内送粉熔覆系统构建
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 激光内送粉熔覆系统组成
        2.3.1 光内送粉喷头
        2.3.2 层高检测与控制系统
        2.3.3 光纤激光器
        2.3.4 送粉器
        2.3.5 KUKA机器人系统
        2.3.6 制氮系统及回转工作台
    2.4 制样及检测设备
        2.4.1 制样设备
        2.4.2 表面粗糙度测量仪、SEM电镜
        2.4.3 金相显微镜、显微硬度仪
    2.5 本章小结
第三章 激光内送粉熔覆对表面精度影响因素研究
    3.1 引言
    3.2 中空激光能量分布及温度场分布特性分析
        3.2.1 中空激光能量分布
        3.2.2 中空激光温度场分布数值模拟
        3.2.3 中空激光温度场分布测试
    3.3 粉束特性研究
        3.3.1 不同粉管粉束特性
        3.3.2 粉末集束度实验测试
    3.4 本章小结
第四章 激光内送粉熔覆单道及光粉耦合模式研究
    4.1 引言
    4.2 工艺参数对单道熔覆层形貌影响
        4.2.1 试验方法
        4.2.2 激光功率对单道熔覆层形貌影响
        4.2.3 扫描速度对单道熔覆层形貌影响
        4.2.4 送粉率对单道熔覆层形貌影响
    4.3 光粉耦合模式
    4.4 光粉耦合模式对表面粗糙度影响研究
        4.4.1 试验方法
        4.4.2 光粉耦合模式对表面粗糙度影响
    4.5 本章小结
第五章 表面成形薄壁件堆积
    5.1 引言
    5.2 直墙薄壁件堆积工艺研究
        5.2.1 试验方法
        5.2.2 激光功率对直墙薄壁件表面粗糙度和表面波纹度影响
        5.2.3 扫描速度对对直墙薄壁件表面粗糙度和表面波纹度影响
        5.2.4 送粉率对对直墙薄壁件表面粗糙度和表面波纹度影响
    5.3 多元扭曲薄壁件激光熔覆实验与分析
        5.3.1 多元扭曲薄壁件模型建立及路径规划
        5.3.2 多元扭曲薄壁件激光熔覆成形
        5.3.3 多元扭曲薄壁件检测分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆成形的熔池形貌及熔池温度研究综述[J]. 蒋厚峰,乌日开西·艾依提,安鹏芳.  热加工工艺. 2019(10)
[2]扫描路径对选择性激光熔化成形质量的影响[J]. 刘兴鹏,武美萍,魏建锋.  机械设计与研究. 2019(01)
[3]金属增材制造技术的研究现状[J]. 刘勇,任香会,常云龙,高世一,董春林.  热加工工艺. 2018(19)
[4]轴流式闭式叶轮的五轴加工技术[J]. 高东强,王俊杰,孙宇佳.  工具技术. 2018(08)
[5]重型燃机涡轮叶片精铸工艺研究[J]. 谭巍,金文光.  铸造. 2017(04)
[6]激光快速成型中扫描路径对成型质量的影响[J]. 翟伟,张轲,申屹豪,陈煜.  热加工工艺. 2017(04)
[7]激光复合成形零件尺寸精度控制的实验研究[J]. 刘卫兵,杜秋,汤攀飞,杨桂林,王明娣.  应用激光. 2017(01)
[8]超声振动辅助激光金属成形IN718沉积态组织及性能的研究[J]. 王潭,张安峰,梁少端,严深平,张连重,李涤尘.  中国激光. 2016(11)
[9]基于粉末特性的选区激光熔化Ti6Al4V表面粗糙度研究[J]. 孙健峰,杨永强,杨洲.  中国激光. 2016(07)
[10]激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响[J]. 邓德伟,孙晋华,王鑫林,张洪潮.  稀有金属. 2016(01)

博士论文
[1]三元流闭式叶轮组合电加工技术研究[D]. 刘辰.南京航空航天大学 2010

硕士论文
[1]闭式叶轮激光光内送粉成形工艺研究[D]. 陈磊.苏州大学 2019
[2]基于光内送粉激光熔覆扭曲薄壁件的成形研究[D]. 王晨.苏州大学 2012
[3]三元流闭式叶轮数控电火花加工技术研究[D]. 吴彦农.南京航空航天大学 2012
[4]环形激光作用下同轴送粉熔覆工艺参数对成形的影响[D]. 彭善飞.苏州大学 2008



本文编号：3642183