激光近凈成形過程中的熱力學分析與優(yōu)化.pdf

1、激光近凈成形技術是一種以激光為能量源，采用預鋪粉或同軸送粉的送料方式，在基體上熔覆材料粉末從而生成立體工件的新型制造技術。該技術能對傳統(tǒng)工業(yè)難以制造的復雜金屬零件進行直接成形，其快熱快冷的加工特性可以改進工件的物理性質，因而普遍運用于航空航天、汽車制造、模型開發(fā)等領域。
　　但該技術發(fā)展尚不充分、很多基礎性研究尚待完善，工件成形時常常出現邊緣凸起、斷裂以及脫離基板等問題，嚴重影響了成形精度和成形質量。因此本文從激光近凈成形技術的基

2、礎研究出發(fā)，采用數值模擬方法對薄壁工件的溫度場、速度場及應力場進行分析。
　　本文基于控制容積法，結合數值傳熱學、流體力學的相關理論，在Matlab軟件中建立了激光近凈成形過程的溫度-速度場耦合模型。利用模型計算工件在任意時刻的溫度分布和熔池形貌，重點分析了多層工件的熔池形貌衍變過程。隨后通過計算成形過程中的有效送粉量，預測了薄壁工件的成形高度，并解釋了工件邊緣凸起產生的原因。最后建立CCD成像系統(tǒng)拍攝熔池形貌，并利用成像實驗驗證