鈦合金激光熔覆工藝與形貌預(yù)測研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)是在單道激光熔覆的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多道多層的堆積，最終形成預(yù)定的形狀。隨著該技術(shù)在激光熔覆修復(fù)和激光立體成形兩方面的發(fā)展，激光熔覆成形精度的要求越來越高。而工藝參數(shù)和熔覆層形貌是成形精度的直接影響因素和重要特征，因此對兩者及兩者之間關(guān)系的研究成為激光熔覆技術(shù)的熱點(diǎn)問題。在此背景下，本文針對航空航天領(lǐng)域常用的鈦合金TC4，使用同軸送粉激光熔覆加工系統(tǒng)，從單道激光熔覆工藝及形貌入手，對激光熔覆的形貌預(yù)測和參數(shù)預(yù)選問題進(jìn)行了一系列的試

2、驗(yàn)和理論研究。具體研究的主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過單道正交試驗(yàn)，分析了激光功率、掃描速度及送粉速率三個(gè)工藝參數(shù)對熔覆層形狀參數(shù)的影響主次，研究了熔覆層弓形橫截面的成形原因。除此之外，還探討了TC4激光熔覆中主要缺陷的產(chǎn)生原因及控制方法。
　　(2)對激光離焦量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分析其對單道熔覆層形狀的影響規(guī)律。并以此為基礎(chǔ)，通過響應(yīng)曲面中心復(fù)合設(shè)計(jì)CCD試驗(yàn)，建立了預(yù)測單道熔覆層形貌的二次回歸模型，進(jìn)一步研究各工藝參數(shù)對熔

3、覆層形狀的影響規(guī)律。
　　(3)建立了熱搭接和冷搭接兩種方式下的多道單層激光熔覆搭接模型，并給出了在不同方式下的最優(yōu)掃描間距。文中分析了不同寬高比的熱搭接情況，并指出當(dāng)寬高比小于2時(shí)，在滿足特定條件的情況下也能實(shí)現(xiàn)良好的多道激光熔覆。同時(shí)，給出了冷搭接的兩種實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于操作簡單和成形穩(wěn)定的冷搭接優(yōu)選方法。
　　(4)基于單道多層激光熔覆建立了堆積幾何模型，以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出合理的Z軸提升量，并提出堆積層數(shù)與熔覆層高度存