厚壁非规则管坯近终形喷射沉积技术及工艺参数影响研究

摘要

喷射沉积技术是制备快速凝固高性能材料的新型金属近成形技术，沉积坯件具有成分均匀、组织细化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。本文以大壁厚非规则管坯的近终形成形为研究目的，论文研究具有较高的理论意义和应用价值。
　　 针对喷射沉积工业化生产特点，对喷射沉积大壁厚非规则管坯的形貌控制、管坯三维轮廓的分层和数据的离散化处理以及喷射沉积过程中关键参数的影响进行了深入的研究和分析。
　　 在对喷射沉积原理和特点、成形模型研究现状综述的基础上，介绍了多层喷射沉积工艺原理，并对坩埚移动式和收集器移动式多层喷射沉积技术进行了对比分析，提出了基于往复式多层喷射沉积制备大壁厚非规则管坯的近终形工艺方法及主要研究内容。
　　 针对往复式多层喷射沉积的工艺特点，研究并建立了管坯喷射沉积过程中形貌特征的数学模型，分析了单层沉积特性，对其相应的单层沉积厚度进行了计算。利用CAD软件对大壁厚非规则管坯的轮廓进行三维造型，运用平铺计算方法和VB语言编程实现管坯三维轮廓的分层。根据分层结果及考虑各层均匀性和连续性，对沉积厚度曲线做离散化处理，并在相应区域取离散点，以获得各离散点的沉积厚度，为后续的喷射沉积工艺提供初始数据源。
　　 对影响管坯喷射沉积过程中的各参数的影响进行了深入的理论分析研究。针对管坯的形貌特征及沉积厚度，分析研究了单参数雾化锥流率、雾化锥宽度、沉积器半径、沉积器旋转速度和沉积器往复速度对其的影响，以及双参数（ων）、（M max、V）、（r、V）对其的影响。
　　 对本文研究的管坯喷射沉积的理论模型进行了试验验证，试验结果表明了研究结论的正确性。