激光电弧复合增材制造路径规划计算机仿真及工艺研究

发布时间：2025-05-29 04:22

　　激光电弧复合增材制造是采用激光电弧复合热源,熔化金属丝材,快速直接制造金属复杂成型件的技术,所得到的金属成型件具有致密度高、力学性能优良的特点,可极大提高材料的利用率、生产效率和制造技术的核心竞争力。本文以304奥氏体不锈钢为研究材料,研究激光电弧复合增材制造过程中的热力场仿真、成型路径规划、工艺参数对复合增材制造成型件组织性能的影响、固溶工艺对复合增材制造成型件组织性能的影响。结果表明,道间堆积应采用同向由左至右的路径,层间堆积应采用交错式路径;单道多层与多层多道成型件抗拉强度最高达到640MPa与696MPa;固溶处理之后多层多道成型件组织更加均匀,抗拉强度有所下降,韧性提高,耐腐蚀性能提升,使得成型件的组织性能可以进一步满足实际工程需求,研究结果对该技术的实际应用提供了技术支持。具体规律如下:采用Simufact Welding软件对激光电弧复合增材制造热力场进行仿真,分别采用K型热电偶和X-ray残余应力分析仪对温度场与应力场进行测量,证实计算模型的准确性。成型过程中,温度逐渐积累,温度峰值出现在成型结束时刻,增材制造结束后,等效应力逐渐增大转变为残余应力。成型件的应力分布主要集...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 增材制造技术的国内外研究现状
        1.2.1 激光增材制造技术
        1.2.2 电弧增材制造技术
        1.2.3 电子束增材制造技术
    1.3 激光电弧复合热源研究现状
    1.4 增材制造仿真研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 激光电弧复合增材制造系统
        2.2.2 数据采集及分析仪器
    2.3 试验方法
        2.3.1 试验设计
        2.3.2 成型件微观组织分析
        2.3.3 成型件力学性能测试
    2.4 本章小结
第3章 激光电弧复合增材制造路径规划
    3.1 激光电弧复合增材制造有限元模型的建立及验证
        3.1.1 基本假设
        3.1.2 增材制造仿真分析理论
        3.1.3 激光电弧复合增材制造几何模型的建立
        3.1.4 有限元模型网格划分
        3.1.5 热源模型的选取
        3.1.6 增材制造有限元模型的建立
        3.1.7 有限元模型的验证
    3.2 激光电弧复合增材制造路径规划仿真研究
        3.2.1 单层多道成型热力场仿真
        3.2.2 单道多层成型热力场仿真
        3.2.3 道间与层间路径规划
    3.3 本章小结
第4章 工艺参数对复合增材制造成型件组织性能的影响
    4.1 工艺参数对单道增材制造成型的影响
    4.2 工艺参数对复合增材制造成型件组织的影响
        4.2.1 激光功率对复合增材制造成型件组织的影响
        4.2.2 电弧能量对复合增材制造成型件组织的影响
    4.3 工艺参数对复合增材制造成型件力学性能的影响
        4.3.1 激光功率对复合增材制造成型件力学性能的影响
        4.3.2 电弧能量对复合增材制造成型件力学性能的影响
    4.4 单道多层成型件拉伸断口分析
    4.5 多层多道复合增材制造成型件组织性能研究
        4.5.1 多层多道复合增材制造成型件物相分析
        4.5.2 多层多道复合增材制造成型件组织研究
        4.5.3 多层多道复合增材制造成型件力学性能研究
    4.6 本章小结
第5章 固溶工艺对复合增材制造成型件组织性能的影响
    5.1 固溶工艺对复合增材制造成型件组织的影响
    5.2 固溶工艺对复合增材制造成型件力学性能的影响
        5.2.1 固溶工艺对复合增材制造成型件拉伸性能的影响
        5.2.2 固溶工艺对复合增材制造成型件冲击性能的影响
        5.2.3 固溶工艺对复合增材制造成型件显微硬度的影响
    5.3 固溶工艺对复合增材制造成型件腐蚀性能的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：4048719