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《天津工业大学》 2003年
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基于激光熔覆的快速制造技术的初步研究

王建军  
【摘要】: 基于激光熔覆的快速制造技术(LCRM)是一项近几年才兴起的快速成形技术,它是激光熔覆理论和快速成形技术的集成。它通过激光熔化同轴送粉咀输送的金属粉末,在基材上逐层熔化堆积而形成金属零件。和传统的制造方法相比,该项技术具有几个突出的优点:生产成本低、周期短、市场响应快,并且制造的零件具有优越的综合性能,还可以利用不同材料制造具有梯度功能的零件等。该技术作为一项非常有应用前景先进制造技术,已经受到越来越广泛的关注。 本文以激光熔覆理论和快速成形技术为基础,对基于激光熔覆的快速制造技术进行了初步研究。论文的主要内容如下:首先分析了在非载气同轴送粉情况下粉末流的密度分布、粉末颗粒的吸热特性以及粉末流对激光束的衰减规律,并在此基础上建立了激光能量在粉流中透过率的数学模型。然后利用相关理论和机械设计知识,设计了结构简单实用四路分粉器,以及一种新型非载气式同轴送粉咀。接着针对非载气同轴送粉咀进行了一系列试验,包括:同轴送粉咀性能测试,各工艺参数对粉末利用率、单道熔覆层宏观质量以及多层熔覆层宏观质量(如:熔覆层的表面质量、硬度分布、开裂现象等)的影响,并分析了多层熔覆层的微观组织和成分分布。在上述试验的基础上确定了合适工艺参数范围。另外还针对LCRM技术开发了专用的CAD/CAM软件,该软件是对AutoCAD的二次开发,开发工具为ObjeARX,主要由实体造型模块、分层及截面数据处理模块、NC代码生成模块、加工轨迹模拟模块以及数据传输模块组成。最后制造出了简单的金属零件(矩形零件、叶片、螺杆)。
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