電子束熔絲沉積快速成形傳熱與流動(dòng)行為研究.pdf

1、電子束熔絲沉積快速成形是一種新興的快速成形技術(shù),可以用于航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域大型金屬結(jié)構(gòu)件的制造。本論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)其傳熱與流動(dòng)行為進(jìn)行了研究,主要的工作和結(jié)論如下:
　　(1)開(kāi)展了TC4鈦合金電子束熔絲沉積快速成形實(shí)驗(yàn),研究了工藝參數(shù)對(duì)熔凝區(qū)深度、寬度與深寬比的影響以及成形后的組織特征。結(jié)果表明:1)快速成形過(guò)程中的熔池具有寬度大、深度小、深寬比小的特點(diǎn),深寬比通常小于1,因此傳統(tǒng)電子束深熔焊的旋轉(zhuǎn)高斯體

2、熱源模型不能用于快速成形過(guò)程的數(shù)值模擬;2)添加橢圓掃描使電子束的作用范圍增加并且能量分布更均勻;3)在加工后的熔融區(qū)以及相鄰的近熱影響區(qū)均發(fā)現(xiàn)了不同體積分?jǐn)?shù)的a相和a'相,在快速成形過(guò)程中熔融區(qū)經(jīng)歷了由初生a→β→液態(tài)→β→a/a'的相轉(zhuǎn)變過(guò)程,近熱影響區(qū)經(jīng)歷了由初生a→β→a/a'的相轉(zhuǎn)變過(guò)程。
　　(2)在綜合考慮基材與絲材融化、蒸發(fā)、凝固等復(fù)雜相變現(xiàn)象,熔池內(nèi)部對(duì)流傳熱、傳導(dǎo)傳熱以及輻射散熱等多種傳熱機(jī)制,自由界面的反沖壓

3、力、熱毛細(xì)力和表面張力等動(dòng)力學(xué)因素的基礎(chǔ)上,建立了電子束熔絲沉積快速成形三維數(shù)值模型,可以用來(lái)數(shù)值模擬其快速成形過(guò)程的熔池溫度場(chǎng)以及流動(dòng)場(chǎng)。通過(guò)對(duì)比熔凝區(qū)橫截面形貌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　(3)開(kāi)展了TC4鈦合金電子束熔絲沉積快速成形傳熱與流動(dòng)過(guò)程的數(shù)值模擬,定量地得到了基材不同時(shí)刻溫度場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)的分布,研究了熔池演變過(guò)程以及熔滴沉積對(duì)熔池的影響。結(jié)果表明:1)溫度場(chǎng)特征量的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析吻合;2)反沖壓力、