【摘 要】
:
激光近净成形技术(Laser Engineered Net Shape)是一种无需刀具模具、只需要将三维文件导入到各种设备系统中进行激光熔覆的加工方式,在难加工零件、微小零件、薄壁零件、复杂异形零件的加工制造中具有广阔的前景。其中微小薄壁结构广泛应用于加工生产之中,但由于其独特的性能和特殊的加工使用要求,使得传统的加工方式不断面临挑战。激光近净成形技术在难加工零件及特殊要求零件的加工制造中有着卓越
【基金项目】
:
国家工信部绿色系统集成重大专项,机床绿色再制造关键工艺技术及应用示范(201675514); 沈阳市重点实验室课题:基于逆向工程与增材制造技术复杂异型零部件优化设计与快速制造关键技术研究(F15153100);
论文部分内容阅读
激光近净成形技术(Laser Engineered Net Shape)是一种无需刀具模具、只需要将三维文件导入到各种设备系统中进行激光熔覆的加工方式,在难加工零件、微小零件、薄壁零件、复杂异形零件的加工制造中具有广阔的前景。其中微小薄壁结构广泛应用于加工生产之中,但由于其独特的性能和特殊的加工使用要求,使得传统的加工方式不断面临挑战。激光近净成形技术在难加工零件及特殊要求零件的加工制造中有着卓越的优势,特别地,能够简化加工薄壁零件工艺的同时保证加工质量、表面精度和显微组织。其中带壁孔的薄壁圆柱一直是有待解决的难题,目前大多数文献多是研究薄壁圆柱的径向倾斜,壁孔所形成的周向倾斜缺乏成熟的方法可以借鉴。本文以316L不锈钢作为粉末材料进行薄壁圆柱的工艺制造研究,以保证形貌质量和成形精度、改善显微组织和显微硬度、提高成形件质量为主要内容,同时针对带壁孔的薄壁圆柱进行了理论分析,主要工作及结果如下:(1)首先采用单道单层单因素试验初步确定了 4个加工工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率、保护气流速)的取值范围,之后采用全因子试验得到了4个参数之间的交互作用,得到针对评价参数形状系数(宽高比),稀释率的数学模型和回归方程,分析模型的显著性和残差,初步得到一组最优工艺参数组合。然后采用曲面响应法实施验证试验,在原模型的基础上提高精度、综合考虑评价标准和交互作用,获得了精度更高、可好性更好的数学模型和回归方程,最终通过粘粉量、平整度等形貌参数考量和显微组织观察验证并优化最初的最优参数组合:激光功率为350W、扫描速度为5.5mm/s、送粉速率为0.8r/min、保护气流速为15L/h,为后续章节提供理论依据。(2)进行单道多层试验,研究了工艺参数Z轴提升量、2种不同的熔覆方式(同向热搭接和反向冷搭接)对形貌质量和显微组织的影响,通过测量外径、内径、高度以及评判是否翻边、塌陷、弯曲等不良形貌质量确定了 了最优Z轴提升量为0.224mm。之后修正并获得了实际光斑直径为1mm。分析了裂纹、顶部不平整、翻边和底部弯曲现象产生的原因,并尝试着提出了4个解决办法,分别为:消除基体、工作台、地面之间的倾角;减小热透镜效应;实施适当的基体预热;提高系统散热性,初步解决了形貌不良和径向误差的问题。通过显微组织观察和显微硬度测量,验证最优Z轴提升量ΔZ和扫描方式的选取。(3)分析高度误差产生的原因,提出并分别验证了 7种优化方式,确认了最有效的优化方式为SHL(扫描方式优化×螺旋线扫描轨迹优化×激光功率调节优化)。得到了激光功率和Z轴提升量ΔZ的回归模型和回归方程,通过CCD相机进行半闭环高度控制,从而调节激光能量密度或激光功率进行形貌优化,获得了更加精确的形貌特征。(4)最后理论上设计了带壁孔薄壁件的熔覆方式,建立直壁倾斜角度模型,设计了正向、逆向2种扫描方式,研究变参数加工的方法,通过改变Z轴提升量和轴向倾斜量获得最优(ΔY,ΔZ)参数组合,得到了熔覆圆柱面上壁孔的理想熔覆曲线,并为后期研究打下基础。
其他文献
供应链订货与定价策略一直是广大学者的重要研究课题之一,但是大多研究以供应链成员资金流是充足的为基础假设,然而现实中企业存在资金约束是十分常见的。针对零售商资金约束的情形,零售商资金约束会严重影响供应商和整个供应链系统的盈利能力与竞争力。为减缓资金约束的影响,资金约束零售商有内部融资和外部融资两种融资模式,本文所探讨的是从银行等外部融资机构融资下的供应链订货与定价策略问题。由于资金约束零售商没有固定
在日常生活和工业应用领域,对于脆硬材料高质量微型精密加工件的需求近年来一直在升高。但是由于脆硬材料本身的加工特性,普通的加工方法如车和铣等,都很难加工出高质量、高精度的脆硬材料微型件,其主要问题是在加工过程中容易产生脆性裂纹。加工中的脆性裂纹与很多因素相关,比如说进给速度、切深、主轴转速、加工中的振动,刀具的摆动等都会对加工结果产生影响。本文对不同晶向的单晶蓝宝石,A向{1120},C向{0001
电化学技术通过电能与化学能之间的转换实现能量存储或利用,提高其转换效率是目前正在进行的能源结构变革中的技术关键。燃料电池直接将化学能转换为电能,具有良好的发展潜力,决定体系转换效率的关键之一是阴极氧还原反应(ORR)效率。由于ORR反应动力学缓慢,需要催化剂来加速反应,目前普遍应用Pt或Pt基材料催化剂,但是Pt资源有限,成本高。开发基于高丰度元素且具备高催化活性的非贵金属电极材料因而成为当前研究
手性液晶是指分子结构中含有手性碳原子(C*)的化合物,此类材料不仅具有液晶性能,而且手性中心的存在使其具有许多优异的光学性能,在光学器件及显示等方面有很大的应用潜力。比如,胆甾相液晶的热致变色,扭曲向列型液晶显示器,近晶相的铁电和反铁电开关等。本论文主要是合成了一系列含薄荷基的手性液晶化合物及硅油侧链聚合物,结构均符合分子设计。本论文分为三个部分进行论述。在第一部分,设计并合成了一系列以薄荷醇为手
近年来,电子商务的发展十分迅速,带动了快递行业飞速发展。“最后一公里”配送是直接接触客户的最末端配送环节,快递员在同一区域内多次往返配送、空载运输、辗转运输等问题严重,导致末端配送成本居高不下,环境污染及配送资源浪费。在国家大力倡导低碳环保与共享经济的环境下,由于“最后一公里”配送联盟可以降低配送成本、提高配送效率、减少环境污染、实现资源的合理优化配置,将成为未来城市末端配送的主要发展趋势。而公平
近年来,随着经济全球化的快速发展,市场对钢材的需求由原来的大批量逐渐转变为小批量、多品种的需求,这与钢铁企业的批量化生产要求相悖。为了适应小批量多品种的市场需求,钢铁企业需要把客户的小批量订单进行批量组合优化来适应钢铁企业大批量的生产物流模式,以减少生产及物流成本,满足市场需求。钢铁企业物流协调计划就是钢铁企业物流系统的物流批量计划、库存管理计划和厂内外运输进行计划、协调和跟踪控制的过程。轧制物流
随着碳排放的增加,全球变暖日益加剧,供应链与物流运作是碳排放的重要原因,因此,减少物流供应链的碳排放成为当前研究的重点。此外,供应链系统中联合优化问题作为供应链管理的重要研究方向也一直受到学者的广泛关注。设施选址问题,车辆路径问题都是供应链设计中极为重要的理论基础,单独的设施选址问题,车辆路径问题自提出以来就得到学术界及企业生产的广泛关注。设施选址是一个战略层面的问题,车辆路径是一个操作层面的问题
近年来,作为国民经济支柱的钢铁行业遭遇危机,钢铁企业利润率仅有2.2%。钢铁企业管理者在倡导采用新技术、新工艺、新设备的同时,纷纷将目光转向物流环节,向物流要效益。科技的发展和制造工艺的不断进步,产品更新换代加速,客户定单越来越多品种、小批量化。备货型生产(Make-to-Stock,MTS)虽然有交货期短、成本低的优势,但是整个生产存在盲目性,造成大量产品的积压。按订单生产(Make-to-Or
面对日益变化的市场需求,加上全球化进程的加速,企业逐渐脱离个体存在而成为供应链的成员,未来的竞争模式将由企业与企业之间的竞争转变为供应链与供应链之间的竞争。良好的供应链网络结构是使企业在激烈的竞争中占据优势的重要战略能力。然而,随着社会环境的复杂变化,供应链网络设计及供应链运作面临更大的不确定性和风险。因此,如何设计有效应对不确定性扰动的供应链网络结构对企业的长期稳定发展至关重要。基于此,本文针对
目前红外制导所用的红外窗口材料多为MgF2、ZnS等陶瓷材料及蓝宝石单晶等,这些材料作为飞行器光学窗口,由于其机械强度及热性能较差,在高速飞行中易因气动力及热应力的影响造成窗口破碎或因气动热导致窗口具有较高的背景辐射而影响探测精度,难以满足未来高马赫数飞行器对红外探测窗口材料的要求。而Y2O3-MgO纳米复合陶瓷因具有优秀的红外透过性、高温力学性能、抗热震性和极低的高温热发射率而成为未来高速飞行器