一种选区激光熔化AlSi10Mg合金构件的成形及性能研究

发布时间：2017-12-11 10:39

本文关键词：一种选区激光熔化AlSi10Mg合金构件的成形及性能研究

【摘要】：铝硅合金具有良好的力学性能和铸造性能,其密度较小,抗蚀性良好,铝硅合金铸件在航空、仪表及一般机械领域中得到广泛的应用,例如汽车发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。但铝硅合金在铸造过程中会形成很多缺陷,而且存在生产周期长材料利用率低等问题。针对传统铸造铝硅合金成形复杂形状零部件过程中出现的生产模具成本高、生产周期长、材料利用率低等突出问题,本论文利用Solidworks建模软件建立了选区激光熔化AlSi10Mg合金构件,并对其进行添加支撑处理。研究了支撑添加的目的,构件的摆放对支撑添加的影响,支撑的类型和支撑添加的考虑因素。通过对支撑的结构设计和成形构件临界倾角的研究,得到了三种支撑的结构设计,并分析了支撑齿形的几个参数对成形构件质量和去除支撑结构的影响,得出选区激光熔化成形构件临界倾角为30°,最后分析研究了目前支撑的添加所遇到的问题和解决方法。研究影响选区激光熔化成形过程中构件质量的因素。通过打印弯管实物可知,台阶效应对于选区激光熔化成形弯管的曲面结构影响较大,直接影响成形构件曲面的表面质量,要想得到质量比较好的成形构件,必须尽量减小台阶效应的影响。对加支撑后得到的模型进行切片处理,得到G代码,导入金属打印机EOS中进行打印。通过实验研究得到选区激光熔化AlSi10Mg合金最优的工艺参数为:激光能量:200W;激光扫描速度:200mm/s;激光扫描间距:0.15mm;激光停留时间:80μs;铺粉层厚:30μm。在最优工艺参数条件下制备成形构件,对比研究了选区激光熔化AlSi10Mg合金与传统铸造AlSi10Mg合金的抗拉强度、屈服强度、弹性模量、断裂伸长率等力学性能参数,发现选区激光熔化AlSi10Mg合金力学性能更加优异。对最优工艺参数条件下得到的选区激光熔化AlSi10Mg合金试样进行热处理,具体工艺为:在450℃温度条件下分别保温1h,2h、4h,然后将其放入水中进行水冷处理。通过对比热处理前后选区激光熔化AlSi10Mg合金的硬度、显微形貌、微观形貌的变化,探究了热处理工艺对合金上述性能的影响。结果表明,随着热处理的进行,试样的硬度先减小后趋于平缓,但还是高于铸造AlSi10Mg合金的硬度。通过对合金进行热处理,使得合金内部组织的结构和成分更加的均匀。分析试样表面微观形貌后得出,合金中的孔隙缺陷主要是由于选区激光熔化过程中凝固速率快导致粉末颗粒之间存在的气体溶解在熔池中导致的。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG665;TG292

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

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