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激光熔覆成形技术是结合了激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术而发展起来的一种先进制造技术。目前激光熔覆成形技术采用的侧向送丝方式的成形效果不佳,本文针对上述不足,采用光内同轴送丝熔覆工艺进行研究,重点分析研究工艺参数对成形的影响。 通过建立光内同轴送丝丝材进入基体熔池的位置模型,重点讨论了不同送入位置对熔覆效果的影响。采用光内同轴送丝工艺进行了单道实验,实验结果表明,丝在熔池前沿时熔覆效果最佳,而在后沿时效果最差。基于丝材位置影响模型优化设计了送丝喷嘴和送丝管调节机构,并增加了环形保护气道。 垂直堆积时熔道形貌由单道熔覆时的“山峰”形变为“月牙”形,分析了熔道形貌改变原因。基于堆积正交实验,研究了工艺参数(扫描速度、送丝速度、功率、中空光占空比)对月牙形熔道各项参数(宽度、高度、熔覆角)的影响,结果表明:月牙形熔道的高度随着扫描速度的加快而变高,扫描速度对高度的影响作用最大。月牙形熔道的宽度受功率的影响作用最为显著,随着功率的升高而变宽但改变效果不明显。通过建立垂直堆积模型,推论并验证出持续垂直堆积的前提条件是:垂直堆积体的相邻两层熔道顶部轮廓线曲率相当。 建立了斜壁倾斜角与工艺参数的数学模型,并设计了偏移量与工艺参数的正交实验来修正数学模型,得出结论:扫描速度对倾斜熔道形貌的影响最大,扫描速度增加使熔道偏移效果变佳。 基于优化分析的工艺参数,进行了直壁墙和斜壁墙的堆积实验,采用单向扫描路径,实时控制层高并采用层间自然冷却的方式控制温度,所得斜壁墙倾斜角度与设计角度的最大偏差仅为1°,直壁墙、斜壁墙的壁厚均匀、无坍塌、表面质量较好、硬度分布均匀。