激光近凈成形氧化鋁薄壁件溫度場(chǎng)模擬與優(yōu)化.pdf

1、碩士學(xué)位論文激光近凈成形氧化鋁薄壁件溫度場(chǎng)模擬與優(yōu)化TheSimulationandOptimizationofTemperatureFieldinLaserEngineeredNetShapingAluminaThinwalledParts學(xué)號(hào)：21004214完成日期：20130505大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology人連理r人學(xué)碩十學(xué)位論文摘要A1203陶瓷具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度和高化學(xué)穩(wěn)定性

2、的特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、特殊冶金、磁流體發(fā)電等領(lǐng)域中，特別是在某些極端工況下，A1203陶瓷已經(jīng)逐漸取代部分傳統(tǒng)金屬材料。利用傳統(tǒng)燒結(jié)工藝制備A1203陶瓷零件致密度低，且不易成形形狀過(guò)于復(fù)雜的零件，而通過(guò)將激光近凈成形技術(shù)應(yīng)用于A1203陶瓷零件制備中可以改善上述缺點(diǎn)，可制備出高性能、全致密、復(fù)雜形狀的A1203陶瓷零件。但成形過(guò)程溫度梯度過(guò)大會(huì)引起熱應(yīng)力過(guò)大，且陶瓷材料為典型的脆性材料，使得陶瓷零件很容易產(chǎn)生裂紋和翹曲等缺陷

3、，因此降低成形過(guò)程溫度梯度對(duì)于成形高質(zhì)量的陶瓷零件意義重大。獲取成形過(guò)程溫度場(chǎng)信息是降低溫度梯度的前提。由于成形過(guò)程熔池較小、溫度極高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法很難測(cè)得成形過(guò)程溫度，因此引入數(shù)值模擬方法獲取成形過(guò)程的溫度場(chǎng)信息。本文通過(guò)建立有限元模型計(jì)算得到成形過(guò)程的溫度和溫度梯度變化規(guī)律，分析不同工藝參數(shù)對(duì)成形過(guò)程溫度場(chǎng)的影響，進(jìn)而優(yōu)化工藝參數(shù)，為實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)，具體研究?jī)?nèi)容如下：(1)考慮模型基本假設(shè)、材料熱物參數(shù)、模型建立、網(wǎng)格劃分、熱源模

4、型、初始條件、邊界條件、“生死單元”技術(shù)等因素，利用ANSYS軟件建立激光近凈成形10層A1203薄壁件的溫度場(chǎng)模型，獲得成形過(guò)程溫度場(chǎng)分布規(guī)律。通過(guò)成形實(shí)驗(yàn)和熱電偶測(cè)溫結(jié)果驗(yàn)證模型的正確性；(2)分析成形過(guò)程溫度變化規(guī)律，解釋成形過(guò)程不穩(wěn)定區(qū)域產(chǎn)生的原因，通過(guò)優(yōu)化掃描路徑將該不穩(wěn)定區(qū)域最小化。進(jìn)一步分析成形過(guò)程溫度梯度變化規(guī)律，得到成形過(guò)程的主要溫度梯度方向和最大溫度梯度位置。通過(guò)分析成形過(guò)程塑性點(diǎn)溫度梯度大小，指出薄壁件裂紋等缺陷產(chǎn)