激光近凈成形過程中的熱力學(xué)分析與優(yōu)化.pdf

1、激光近凈成形技術(shù)是一種以激光為能量源，采用預(yù)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(shù)。該技術(shù)能對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)難以制造的復(fù)雜金屬零件進(jìn)行直接成形，其快熱快冷的加工特性可以改進(jìn)工件的物理性質(zhì)，因而普遍運(yùn)用于航空航天、汽車制造、模型開發(fā)等領(lǐng)域。
　　但該技術(shù)發(fā)展尚不充分、很多基礎(chǔ)性研究尚待完善，工件成形時(shí)常常出現(xiàn)邊緣凸起、斷裂以及脫離基板等問題，嚴(yán)重影響了成形精度和成形質(zhì)量。因此本文從激光近凈成形技術(shù)的基

2、礎(chǔ)研究出發(fā)，采用數(shù)值模擬方法對(duì)薄壁工件的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析。
　　本文基于控制容積法，結(jié)合數(shù)值傳熱學(xué)、流體力學(xué)的相關(guān)理論，在Matlab軟件中建立了激光近凈成形過程的溫度-速度場(chǎng)耦合模型。利用模型計(jì)算工件在任意時(shí)刻的溫度分布和熔池形貌，重點(diǎn)分析了多層工件的熔池形貌衍變過程。隨后通過計(jì)算成形過程中的有效送粉量，預(yù)測(cè)了薄壁工件的成形高度，并解釋了工件邊緣凸起產(chǎn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證