激光选区熔化成形Ti6Al4V典型结构尺寸精度研究

发布时间：2024-01-27 00:34

　　激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术可以制造出形状十分复杂的精密高性能金属零构件,是近年来新兴的一种近净成形的加工方法,广泛应用于航空航天、医疗器械等领域中。虽然SLM成形技术具有诸多优势,但是其成形零件的尺寸精度依然无法满足工业生产的需求,多数情况下需要后加工。目前国内外针对SLM成形尺寸精度的研究很少,而且已有的研究基本停留在实验现象层面,缺乏理论分析和支撑,无法推广应用。本论文根据SLM成形线-面-体自下而上的增材制造加工特点,对SLM成形Ti6Al4V典型结构的尺寸精度展开了系统的研究,获得了SLM成形Ti6Al4V尺寸误差产生的机制和规律,进而提出了一些提高SLM成形尺寸精度的方法。本论文的主要研究内容及获得的主要结果如下:(1)开展了SLM成形单层单道、多层单道、单层多道和多层多道下熔道宽度和表面质量的实验研究。研究发现,当固定铺粉层厚和扫描间距时,在200W⁴00W激光功率,500mm/s²500mm/s扫描速度范围内,随着扫描速度的降低和激光功率的增加,单道熔道表面依次呈现不连续不规则...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外SLM成形精度研究现状
    1.3 SLM成形尺寸精度目前存在的问题及研究难点
    1.4 研究目标和内容
2 实验及测试方法
    2.1 SLM成形实验平台
    2.2 实验材料
    2.3 实验过程
    2.4 分析测试方法
    2.5 本章小结
3 SLM成形中熔道特性演变及机制研究
    3.1 实验方案
    3.2 SLM成形单层单道
    3.3 SLM成形多层单道
    3.4 SLM成形单层多道
    3.5 SLM成形多层多道
    3.6 本章小结
4 SLM成形尺寸影响因素研究
    4.1 加工前成形尺寸影响因素及其影响
    4.2 加工后成形尺寸影响因素及其影响
    4.3 SLM加工过程中成形尺寸的影响因素及其影响
    4.4 本章小结
5 SLM成形典型结构成形尺寸的研究
    5.1 SLM成形直板结构水平方向尺寸精度研究
    5.2 SLM成形倾斜板结构水平方向尺寸精度研究
    5.3 SLM成形尖角角度精度研究
    5.4 典型结构垂直方向尺寸精度
    5.5 本章小结
6 SLM成形尺寸精度的提高方法研究
    6.1 工艺参数优化
    6.2 预补偿法
    6.3 预补偿法和轮廓扫描相结合的方法
    6.4 可变式扫描间距和铺粉层厚的方法
    6.5 扫描策略对弧形结构精度的影响
    6.6 自主设计结构件精度优化
    6.7 本章小结
7 全文总结
    7.1 主要结论
    7.2 研究和展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士期间发表论文目录
附录2 攻读博士期间申请专利、参加学术活动目录



本文编号：3885978