金屬粉末激光熔覆成形的基礎(chǔ)試驗(yàn)與模擬.pdf

1、在不需任何模具的情況下，激光熔覆成形技術(shù)可以制造出多種材料任意復(fù)雜形狀零件，縮短產(chǎn)品的制造周期，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，特別有利于復(fù)雜形狀、多品種、小批量零件的生產(chǎn)。金屬粉末激光熔覆成形不需要外力，且激光束能量集中具有良好的可控性，減少了現(xiàn)有方法工序復(fù)雜等不足，但是由于熔覆層質(zhì)量的不穩(wěn)定等缺陷，與實(shí)際的應(yīng)用還有很大的差距，需要進(jìn)一步研究。為了促進(jìn)激光熔覆技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)激光熔覆的基礎(chǔ)理論、熔覆成形的工藝控制、質(zhì)量和溫度控制等方面

2、，本文所做工作和取得結(jié)果如下： (1)對(duì)激光熔覆過(guò)程進(jìn)行理論分析。分析了激光熔覆過(guò)程中金屬粉末材料與激光的相互作用、能量在金屬粉末中的傳導(dǎo)、金屬粉末的熔化成形過(guò)程以及激光熔覆表面形貌，加深了對(duì)激光熔覆成形過(guò)程的認(rèn)識(shí)；合理簡(jiǎn)化熱傳導(dǎo)方程及邊界條件，求解了激光熔覆過(guò)程中材料熔化和汽化的功率密度極值分別為1.31×103W/mm2和3.98×103W/mm2。 (2)采用JK701型Nd：YAG固體脈沖激光器進(jìn)行Ni60合金粉

3、末激光熔覆成形的試驗(yàn)研究。確定工藝參數(shù)范圍，通過(guò)單因素試驗(yàn)法研究不同激光工藝參數(shù)對(duì)熔覆層單道幾何尺寸的影響規(guī)律，從而優(yōu)化了工藝參數(shù)范圍，然后通過(guò)正交試驗(yàn)找出一組最優(yōu)的工藝參數(shù)：激光功率80W，掃描速度100mm/min，離焦量8mm，脈寬3ms，頻率25Hz。利用這組參數(shù)和選擇合理的搭接系數(shù)進(jìn)行多道熔覆試驗(yàn)，最終加工出成形件。 (3)綜合考慮Ni60合金粉末激光熔覆試驗(yàn)熔覆層的寬度、高度和表面質(zhì)量，選用最優(yōu)參數(shù)下所得的單道和多道