電子束快速成型及其溫度場(chǎng)模擬.pdf

1、電子束快速成型技術(shù)可以成型高熔點(diǎn)、易氧化等難加工金屬，在快速成型領(lǐng)域具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。本文提出一種三維掃描電子束快速成型的方法。通過(guò)LabVIEW虛擬儀器編輯電子束在X-Y平面內(nèi)的二維掃描軌跡；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)聚焦電流控制電子束焦點(diǎn)平面在Z方向上的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電子束三維掃描控制。 為確定聚焦電流與電子束流焦點(diǎn)高度位置之間的關(guān)系，本文提出了一種動(dòng)態(tài)焦點(diǎn)測(cè)量法，基于電子束與金屬粉末交互作用下焦點(diǎn)能量密度與金屬粉末溫度之間的模糊線性關(guān)

2、系，利用Origin軟件分析擬合實(shí)驗(yàn)測(cè)得的聚焦電流和焦點(diǎn)位置之間的數(shù)據(jù)，構(gòu)建聚焦電流關(guān)于焦點(diǎn)位置的函數(shù)，為三維掃描電子束快速成型控制提供技術(shù)支撐。 本文采用鐵粉進(jìn)行電子束快速成型實(shí)驗(yàn)，分析比較各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)成型結(jié)果的影響，認(rèn)為電子束掃描加熱平面處于電子束焦點(diǎn)平面附近時(shí)成型效果最好；每次加粉厚度在0.5mm-1mm之間比較合適；束流不能過(guò)大；在某個(gè)點(diǎn)上的停留時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)；加粉厚度與束流大小必須匹配。 借助于有限元分析軟件A

3、NSYS模擬分析了電子束快速成型過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布及變化情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度對(duì)有限元模型進(jìn)行多次修正，確定了鐵粉的導(dǎo)熱系數(shù)（與密度相關(guān)）和工件表面的發(fā)射率。利用修正后的有限元模型模擬了不同掃描方式下的溫度場(chǎng)分布情況，討論了掃描方式對(duì)成型的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)和模擬分析的結(jié)果表明，對(duì)于一定寬度圓筒的造型，用多個(gè)圓從外到里依次掃描的方式比用多個(gè)圓同時(shí)掃描的方式更理想，使用較小的束流就可以達(dá)到熔點(diǎn)以上溫度，且掃描范圍與熔化范圍趨于一致，熔化深度