激光增材制造不銹鋼的力學(xué)性能和銑削性能研究.pdf

1、針對目前對增材制造的理論研究不夠深入，對增材與減材復(fù)合制造的工藝研究不夠系統(tǒng)等問題，本文主要研究了激光增材制造不銹鋼的力學(xué)性能和銑削性能。研究了金屬激光增材制造的熱傳導(dǎo)過程和溫度場。實驗研究了金屬激光增材制造工藝參數(shù)對不銹鋼微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響，并對增材制造工藝參數(shù)和銑削工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。對比分析了金屬激光增材制造不銹鋼和鍛造不銹鋼的微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能。
　　研究了金屬激光增材制造的熱傳導(dǎo)過程和溫度場。分

2、別建立了金屬激光增材制造過程中工件溫度場分布模型和冷卻速率模型。分析了溫度場及其冷卻速率與增材制造工藝參數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，光斑周圍溫度場的溫度隨著激光功率的增大而升高，隨著掃描速度的增大而降低;溫度場的冷卻速率隨著激光功率和工件初始溫度的升高而降低。
　　研究了激光增材制造過程中成形方向?qū)Σ讳P鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)成形方向為0°時，在垂直沉積高度方向的水平截面上，不銹鋼工件的微觀組織比較均勻;

3、當(dāng)成形方向為90°時，在平行沉積高度方向的豎直截面上，不銹鋼工件的微觀組織呈現(xiàn)出大量的具有外延生長特征的柱狀晶。與成形方向為90°時相比，成形方向為0°時不銹鋼工件的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率和硬度均較高。隨著銑削速度的提高，銑削力增大，刀具磨損加劇，表面粗糙度減小;與成形方向為90°時相比，成形方向為0°時的銑削力較大，刀具磨損較嚴(yán)重，表面粗糙度較大。
　　研究了激光增材制造過程中激光掃描速度對不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和

4、銑削性能的影響。結(jié)果表明，隨著激光掃描速度的增大，不銹鋼工件的晶粒變小，抗拉強度和屈服強度降低，硬度升高，斷后伸長率先增大后減小。激光掃描速度對刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)掃描速度為300 mm/min時，隨著銑削速度的提高，刀具磨損加劇。當(dāng)掃描速度為500、700和900 mm/min時，隨著銑削速度的提高，刀具磨損量先增大后降低，且刀具磨損隨著掃描速度的增加而加劇。隨著銑削速度的提高，銑削力增大，已加工表面粗糙度減小。
　　研究了

5、激光增材制造過程中激光功率對不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明，隨著激光功率的增大，不銹鋼工件的晶粒變大，抗拉強度和屈服強度降低，硬度降低，斷后伸長率先減小后增大。激光功率對刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)激光功率為1500W時，隨著銑削速度的提高，刀具磨損加劇。當(dāng)激光功率為2000、2500和3000 W時，隨著銑削速度的提高，刀具磨損量先增大后降低，且刀具磨損隨著激光功率的增大而加劇。隨著銑削速度的提高，銑削力增大，已加

6、工表面粗糙度減小。
　　研究了激光增材制造過程中層厚對不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明，隨著層厚的增加，不銹鋼工件的晶粒變小，硬度升高，拉伸性能的變化不明顯。層厚對刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)層厚為0.5和1.0 mm時，隨著銑削速度的提高，刀具磨損量先增大后降低。當(dāng)層厚為1.5和2.0 mm時，隨著銑削速度的提高，刀具失效形式由磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槠茡p，且破損程度加劇。隨著銑削速度的提高，銑削力增大，已加工表面粗糙度減小

7、。
　　優(yōu)化了激光增材制造不銹鋼的增材制造工藝參數(shù)和銑削工藝參數(shù)。結(jié)果表明，當(dāng)激光掃描速度為700 mm/min，激光功率為1500W，層厚為1.0 mm，成形方向為0°，成形環(huán)境溫度為+25℃時，不銹鋼工件的力學(xué)性能較高;當(dāng)銑削速度為150m/min，每齒進給量為0.05 mm/z，銑削深度為0.1mm時，刀具磨損較小，表面粗糙度較小。
　　對比分析了激光增材制造316不銹鋼與鍛后固溶態(tài)316不銹鋼的微觀組織、力學(xué)性能和銑