基于大功率激光提高近净成形加工速度的研究

摘要

激光近净成形技术充分利用与结合了快速成型和激光熔覆两项技术的优点，在实际生产中表现出零件设计便捷、材料利用率高，且成形零件力学与化学性能强等极大的价值，因此被广泛的运用到航空航天、汽车制造、生物医用等领域。
　　目前，不锈钢金属激光近净成形零件多在2000W以下激光条件下制备，因为在2000W以下的激光条件熔池热量累积小，易于成形，但成形过程激光扫描速度慢，成形时间较长。而3000W以上大功率激光近净成形还很少报导，本文在3000W以上较大功率条件下，对影响激光近净成形单道的工艺参数进行了研究，总结了激光功率、扫描速度、送粉速度对熔覆层表面形貌的影响规律，得到了一组在高功率条件下激光近净成形的最优参数。
　　基于单道实验的最优工艺参数组合，开展多道平铺零件的成形设计，对成形过程的抬升量、扫描路径进行了分析与优化，有效的改善了两端塌陷不齐的缺陷，成功得到表面平整光滑、两端对称、层高一致的平铺零件。
　　对成形零件进行性能测试，结果表明成形件内部微观组织分布均匀致密，硬度与抗拉强度良好，证明相比于小功率激光条件下成形相同的零件，采用大功率激光，通过优化工艺参数和扫描路径能够成形出同样理想的零件，而成形时间大大缩短，有效的提高了加工速度。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 激光近净成形技术产生的背景

1．2 快速成型技术的发展概况

1．3 激光熔覆技术的发展概况

1．4 激光近净成形国内外研究进展

1．5 本课题的主要研究意义与工作内容

2 激光近净成形技术

2．1 快速成型技术原理

2．2 激光熔覆技术原理

2．3 激光近净成形技术

2．3．1 激光近净成形技术原理

2．3．2 激光近净成形技术的特点

2．3．3 激光近净成形技术的应用

3 激光近净成形实验条件及实验方案

3．1 激光近净成形系统组织部分

3．1．1 激光器

3．1．2 激光冷水机

3．1．3 送粉系统

3．1．4 KUKA机器人

3．1．5 实验加工平台

3．2 实验材料的选定

3．3 实验方案

3．4 本章小节

4 激光近净成形主要工艺参数的影响

4．1 单道单层激光近净成形实验

4．1．1 激光功率对单道形貌的影响

4．1．2 扫描速度对单道形貌的影响

4．1．3 送粉速度对单道形貌的影响

4．2 单道多层激光近净成形实验

4．2．1 激光近净成形路径控制软件的开发

4．2．2 激光近净成形抬升量的确定

4．3 多道平铺零件实验

4．3．1 搭接率的确定

4．3．2 模型建立与分层处理

4．3．3 扫描路径的优化

4．4 本章小结

5 大功率激光近净成形件的微观组织结构与性能分析

5．1 成形件的金相分析

5．2 成形件的显微硬度分析

5．3 成形件的抗拉强度分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况