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《大连理工大学》 2000年
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等离子熔射成形法制造零件技术的基础研究

徐文骥  
【摘要】: 等离子熔射成形技术(PSFP—Plasma Spray Forming Parts)是以等离 子射流为热源,在特定工艺条件下,使材料在原模表面集结成形,经被衬、 脱模、强化等处理,得到具有一定功能的零件及型腔的制造方法。该技术是 在综合了等离子体加工技术、快速原型制造技术(RP)等先进制造技术及材 料科学技术研究成果的基础上,针对制造业中长期存在的某些难题提出来 的。它合理地利用了等离子喷涂技术与RP技术的互补性,是一种新的快速、 灵活、材料适应性广泛的零件制造技术和加工方法,为解决高硬度、高熔点 的金属、合金、金属化合物、陶瓷及复合材料的零件制备与加工难题开辟了 新的途径。 本文围绕如何得到高质量等离子熔射成形制件这一主题,对等离子熔 射成形法制造零件技术的基本规律及关键技术问题进行了系统研究,初步掌 握了等离子熔射成形法制造零件技术的基本规律,获得较稳定的工艺规范。 结合纹影成像等测试方法,本文通过实验与数值模拟技术,全面考察、 记录和分析等离子熔射成形过程的现象与数据,揭示等离子射流及射流中粉 粒的动力学和热物理特性,并研究了上述特性对熔射成形零件精度、性能及 微观结构的影响规律。数值模拟结果与实验结果基本吻合,所建模型可为提 高等离子熔射成形制件质量提供有益的理论指导。 本文提出并采用脱模式等离子熔射成形技术成功制得采用常规方法难以 加工的复映精度较高的陶瓷及陶瓷复合材料零件,着重研究了与原模材料、 熔射材料及制件结构相适应的原模表面处理技术及脱模技术。 首次提出并采用无机盐类水溶性原模等离子熔射成形技术成功制得由金 属、非金属、复合材料构成的薄壁零件。结果表明,水溶性原模等离子熔射 成形法成本低、使用安全,是最有前途的销模式熔射成形方法之一。 为克服空气对熔射粉末及原模的污染,解决常规等离子熔射成形制件氧 化物含量较高的问题,本文以G314合金粉末为例进行了附加保护喷嘴熔射 成形实验研究;针对常规熔射成形制件孔隙率较大等问题,为提高等离子射 流速度及熔粒速度,得到高密度制件,本文以KF-12(WC-Co)粉末为例, 摘 要 一 进行了附加增速喷嘴熔射成形实验研究。测试结果显示,上述措施的采用, 有效地提高了等离子射流品质,进而提高了等离子熔射成形件的质量。 为进一步改善制件质量,提高制件机械性能,本文采用化学镀、真空浸 渗、激光熔凝等技术手段对熔射成形零件进行强化处理;针对铁基合金粉末 等离子熔射成形件耐蚀性差的问题,本文采取化学镀、表面氧化等处理措施 予以解决。通过理论分析及实验研究,得到优化的工艺规范,为等离子熔射 成形技术的实用化奠定了基础。 为促进等离子熔射成形技术尽快走向市场,本文对等离子熔射成形法快· 速制造模具技术以及制造某些特殊形状、特殊材质的薄壁零件的技术进行了 研究。 上述论文工作不仅在理论和实践上使等离子熔射成形技术的研究更为系 统,而且丰富了RP技术的后端技术,拓宽了等离子体加工技术的应用领域, 为进一步制取具有成分及功能梯度分布的整体零部件提供了可资借鉴的依 据。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TG39

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