基于激光熔覆的金屬零件快速制造工藝研究.pdf

1、激光熔覆成形技術(shù)將激光熔覆表面強(qiáng)化技術(shù)和快速原型制造技術(shù)相結(jié)合，利用激光極高的能量密度及快速加熱，快速凝固的特點(diǎn)，使成形的金屬零件具有優(yōu)良的組織和綜合力學(xué)性能，已日益成為金屬零件快速制造領(lǐng)域競(jìng)相發(fā)展的方向和研究熱點(diǎn)。本文對(duì)基于激光熔覆的金屬零件快速制造工藝做了初步研究，主要研究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn)： 1.分析了高能激光束和材料相互作用過(guò)程能量的傳遞，熔池中的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象的根源和主要驅(qū)動(dòng)力，以及金屬熔體凝固過(guò)程中晶粒的形核-長(zhǎng)大的一般規(guī)

2、律及其影響因素。 2.結(jié)合激光熔覆基本理論和Ni基合金粉末的單道、多道、單層和多層熔覆試驗(yàn)，分析熔覆成形件缺陷形成的原因，初步掌握激光熔覆工藝參數(shù)對(duì)熔覆層質(zhì)量影響的規(guī)律。結(jié)合激光熔覆理論得出：①單道熔覆層寬度主要由光斑直徑?jīng)Q定；②熔覆層高度由送粉速率和掃描速度共同決定的；③熔覆層稀釋率和功率密度有關(guān)，可通過(guò)調(diào)節(jié)功率密度控制熔覆層稀釋率。優(yōu)化激光熔覆工藝后熔覆層質(zhì)量得到了改善。 3.觀察了熔覆層裂紋的宏觀和微觀形貌，深入研

3、究了熔覆層裂紋的產(chǎn)生機(jī)理，建立了相應(yīng)的熔覆層熱應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，提出了抑制裂紋的方法。使用掃描電鏡分析了熔覆層橫斷面和縱斷面的顯微組織，觀察到顯微組織細(xì)密且呈梯度分布，微觀組織的結(jié)晶形態(tài)是由結(jié)晶參數(shù)G/R決定的，并簡(jiǎn)單討論了顯微組織的預(yù)測(cè)及控制方法；使用顯微硬度儀測(cè)量了熔覆層橫斷面和縱斷面的硬度分布。 4.通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究，提取激光功率、掃描速度、光斑直徑和送粉速率作為影響熔覆層質(zhì)量的主要因素，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基因遺傳算法，