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(duì)目前對(duì)增材制造的理論研究不夠深入，對(duì)增材與減材復(fù)合制造的工藝研究不夠系統(tǒng)等問(wèn)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(guò)程和溫度場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)研究了金屬激光增材制造工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響，并對(duì)增材制造工藝參數(shù)和銑削工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)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(guò)程和溫度場(chǎng)。分

2、別建立了金屬激光增材制造過(guò)程中工件溫度場(chǎng)分布模型和冷卻速率模型。分析了溫度場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)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?yàn)?°時(shí)，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?yàn)?0°時(shí)，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(zhǎng)特征的柱狀晶。與成形方向?yàn)?0°時(shí)相比，成形方向?yàn)?°時(shí)不銹鋼工件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)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?yàn)?0°時(shí)相比，成形方向?yàn)?°時(shí)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(guò)程中激光掃描速度對(duì)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(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低，硬度升高，斷后伸長(zhǎng)率先增大后減小。激光掃描速度對(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)掃描速度為300 mm/min時(shí)，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(shí)，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(guò)程中激光功率對(duì)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(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低，硬度降低，斷后伸長(zhǎng)率先減小后增大。激光功率對(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)激光功率為1500W時(shí)，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(shí)，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(guò)程中層厚對(duì)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(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)層厚為0.5和1.0 mm時(shí)，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(shí)，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?yàn)?°，成形環(huán)境溫度為+25℃時(shí)，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(jìn)給量為0.05 mm/z，銑削深度為0.1mm時(shí)，刀具磨損較小，表面粗糙度較小。
　　對(duì)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