铺粉式增减材复合制造工艺及关键制造机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 高孟秋 |
| 答辩日期 | 2021-05-21 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 赵宇辉 |
| 关键词 | 增减材复合制造技术 316L不锈钢 工艺衔接 表面质量 力学性能 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 学位专业 | 机械工程 |
| 其他题名 | Research on the Composite Manufacturing Process and Key Manufacturing Mechanism of Hybrid Additive/Subtractive Manufacturing Base on Selective Laser Melting |
| 英文摘要 | 随着航空航天技术的不断发展，“构型轻量化”和 “结构功能一体化”逐渐成为航空航天零部件的主要发展方向，而传统的减材加工方式难以满足生产要求，新兴的增材制造也具有一定的局限性，如表面精度低、残余应力大以及阶梯效应。兼具了减材加工高精度和增材制造的快速成型的增减材复合制造技术更有利于实现复杂形状航空零部件快速制造的目标，该技术制造的工件在表面质量方面得到了很大的提升，但其生产效率和工件性能仍有较大的提升空间，因此，本文主要研究目的在于提升增减材复合制造技术制造过程中的生产效率同时兼顾工件的材料性能。首先，在ABAQUS软件中建立了增减材复合制造技术有限元模型，使用生死单元技术、高斯双椭球体线热源模型、导热辐射散热模型、J-C本构模型以及预定义场等方法对316L不锈钢的增减材复合制造技术进行有限元模拟，实现增减材复合制造的工艺衔接，通过对比仿真温度变化曲线与实际实验的温度曲线，验证了模型的正确性，利用模型获得了不同冷却时间下铣削表面的应力值，与实际实验测试获得数值进行对比，验证了仿真结果的准确性。然后，根据前面有限元仿真的结论，研究增减材过程中的工艺衔接问题，探究了在增材完成后，工件温度状态对后续铣削质量的影响，发现随着冷却时间的增加，工件温度逐渐降低，工件表面粗糙度从2.226μm降低到0.844μm，工件表面缺陷减少，表面残余应力由残余拉应力转化为残余压应力，工件表层硬度从187.85HV提升至308.96HV，此外，在较低温度铣削时工件表层晶粒破碎，形成变质层，提升了工件的性能。最后，将上述获得的工艺参数应用于铁基复合材料上，将不同质量分数的碳化钨（WC）加入到316L不锈钢粉末中，采用不同的激光功率进行熔融沉积，研究不同质量分数的WC及激光功率对铁基复合材料性能的影响。发现随着激光功率的提升，工件的致密度随之提高，增强粒子中的钨元素与316L不锈钢中的镍元素扩散增大，硬度提升，但表面质量及表面粗糙度有所下降；随着WC质量分数的提升，工件的致密度先增加后减小，沉积层基体中的钨元素含量上升，硬度得到大幅提升，但表面质量及粗糙度随之降低耐，磨性有较大的提升。结果表明，当碳化物质量分数为5%，激光功率为330W时，工件的材料综合性能最好，此时工件的致密度可达99.5%，硬度提升了36.8%，表面粗糙度为0.65μm，耐磨性较好。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 85页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/28979]  |
| 专题 | 工艺装备与智能机器人研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高孟秋. 铺粉式增减材复合制造工艺及关键制造机理研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。