[毕业论文] 基于数字化喷射的高精度金属熔覆沉积制造技术研究 [复制链接]

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毕业论文-基于数字化喷射的高精度金属熔覆沉积制造技术研究，共79页，37591字

摘要
本文将一种新型非载气式微流体数字化喷射装置应用于激光熔覆沉积制造工
艺中，实现粉末输送的微量化和精确化，从而大大减小所需熔池，达到提高沉积
成形精度的目的。具体进行的研究内容如下：
（1）研究了各工艺参数对粉末喷射稳定性、分辨率等的影响，实现粉末精确
喷射的参数的合理设置。
（2）搭建激光熔覆沉积成形实验系统，通过进行单道单层熔覆沉积实验，研
究了扫描速度、送粉率和激光功率这三个因素对成形宏观质量和表面形貌的影响
规律。
（3）利用优化参数进行了单道多层熔覆沉积试验，直接制备出了壁厚在
0.3~0.4mm 的薄壁零件。成形件尺寸精度较高；显微硬度超过了传统工艺生产的
同种材料硬度；内部组织致密无缺陷，晶粒细小。
关键词：快速成形；微流体数字化喷射；激光熔覆；工艺参数；宏观质量；
表面形貌

ABSTRACT
In this paper, a new kind of micro-fluid digital jet (without carrier gas) is used for
Laser Cladding Deposition Manufacturing, to accurately control the amount and
directivity of feeding, to decrease the molten pool, and then to largely enhance forming
accuracy. The research includes following specific points.
(1) Research and analyze the effect of different parameters on the stability and
accuracy of powder feeding. Optimize these parameters for realizing accurate powder
feeding.
(2) Construct the system for Laser Cladding Deposition Manufacturing. Through
several monolayer line scanning cladding experiments, study the effect how such
processing parameters as scanning speed, powder feeding speed and laser power affect
the macroscopical quality and surface quality of formed part.
(3) Based on the parameters optimized above, multilayer line scanning cladding
experiment is done to form a thin-wall part with the width of 0.3 to 0.4mm. The
thin-wall part has high dimension accuracy. Its hardness is higher than the part
produced by traditional methods. Its microstructure is very fine and has little defect.
Keywords ： rapid prototyping manufacturing; micro-fluid digital jet; laser
cladding; processing parameters; macroscopical quality; surface quality

目录
第 1 章
引 言 ....1
1.1 金属的直接快速成形技术 ..........1
1.2 激光熔覆沉积制造技术 ...2
1.2.1 熔覆沉积技术的原理 ..2
1.2.2 熔覆沉积技术的特点 ..3
1.2.3 熔覆沉积技术中的关键技术 ..4
1.3 微流体数字化喷射技术 ...5
1.3.1 压电驱动的微喷射技术原理 ..5
1.3.2 影响数字化微喷射的因素 ......6
1.3.3 微流体数字化喷射的驱动与控制装置 .........7
1.3.4 技术特点及优势 .........9
1.4 本课题的研究内容和意义 ........10
第 2 章
粉末的精确喷射工艺研究 ...12
2.1 粉末的选择 .........12
2.1.1 粉末的形状 ....12
2.1.2 粉末的粒度 ....13
2.2 设备参数对喷射的影响 .14
2.2.1 喷嘴内径 ........14
2.2.2 喷嘴高度 ........15
2.2.3 喷嘴倾斜角度 16
2.3 驱动参数对喷射的影响 .18
2.3.1 压电驱动波形 18
2.3.2 压电驱动电压幅值 ....19
2.3.3 压电驱动频率 22
2.4 本章小结 .24
第 3 章
激光熔覆沉积试验的设计 ...25
3.1 试验设备 .25
3.1.1 保护气系统 ....25
3.1.2 激光器 26
3.2 实验材料 .27
3.3 单道熔覆工艺参数的初步确定 .27
3.3.1 光斑直径（或离焦量） .......28
3.3.2 激光功率 ........29
3.3.3 扫描速度 ........29
3.3.4 送粉速率 ........29
3.4 试验方法 .30
3.4.1 单道单层激光熔覆沉积成形实验 ...30
3.4.2 单道多层激光熔覆沉积成形薄壁零件 .......31
3.5 本章小结 .31
第 4 章
激光熔覆沉积成形实验工艺研究 ...32
4.1 工艺参数对单道熔覆沉积层宏观质量的影响 32
4.1.1 实验结果 ........32
4.1.2 结果分析 ........34
4.2 工艺参数对单道熔覆沉积层表面形貌的影响 36
4.2.1 扫描速度对熔覆层表面形貌的影响 ..........37
4.2.2 送粉速率对熔覆层表面形貌的影响 ..........38
4.2.3 激光功率对熔覆层表面形貌的影响 ..........40
4.3 单道多层熔覆沉积成形薄壁零件 ........41
4.3.1 多层熔覆沉积的理论尺寸和实际值的差别 ..........42
4.3.2 多层熔覆沉积的表面形貌 ...43
4.3.3 多层熔覆沉积的硬度分布 ...44
4.3.4 多层熔覆沉积的显微组织 ...45
4.4 本章小结 .48
第 5 章
结论 ....49
插图索引 50
表格索引 52

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