覆膜金屬粉末激光燒結(jié)成型過程三維溫度場數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)是快速成型方法中比較成熟的一種，由于其成型材料范圍廣、不需要夾具和模具等優(yōu)點(diǎn)而受到國內(nèi)外越來越多的關(guān)注。在選擇性激光燒結(jié)制造零件過程中，溫度是決定成型精度的關(guān)鍵因素。而成形過程中復(fù)雜多變的溫度場是會引起零件發(fā)生變形，無法滿足使用要求。本課題的目的是通過對選擇性激光燒結(jié)覆膜金屬粉末過程的溫度場進(jìn)行模擬，選擇合適的激光燒結(jié)工藝參數(shù)，制備出較高精度的成型金屬零件。主要研究內(nèi)容如下： 以覆膜不銹鋼粉末為成型材料，研究了

2、覆膜金屬粉末的選擇性激光燒結(jié)機(jī)理；分析了覆膜不銹鋼材料在激光點(diǎn)照射和點(diǎn)掃描條件下，不同工藝參數(shù)(包括激光功率、掃描速度、預(yù)熱溫度、鋪粉厚度)對其成型精度的影響。 根據(jù)選擇性激光燒結(jié)過程中的熱傳導(dǎo)的方式和溫度場有限元分析的理論研究基礎(chǔ)，建立了選擇性燒結(jié)溫度場有限元分析模型，提取出通用的有限元物理建模信息，并設(shè)計(jì)了有限元熱分析作業(yè)物理模型；采用有限差分法對時(shí)間域進(jìn)行離散，利用Galerkin加權(quán)余量法完成了溫度場有限元計(jì)算公式的推導(dǎo)

3、；并給出了計(jì)算的程序流程。 采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對覆膜金屬粉末的熱物性參數(shù)進(jìn)行預(yù)報(bào)，并利用得到的熱物性參數(shù)參與有限元計(jì)算；分析了不同工藝參數(shù)對覆膜不銹鋼材料熱固結(jié)過程溫度場及熱固結(jié)影響區(qū)大小的影響；在激光燒結(jié)成型過程的三維溫度場的仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，研究了各工藝因素對成型的影響及其各工藝因素之間的相互關(guān)系；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬分析，模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；利用得到的覆膜不銹鋼粉末選擇性激光燒結(jié)的合理工藝參數(shù)范圍和最佳工藝參數(shù)