收藏本站
《华中科技大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

选择性激光烧结/等静压复合工艺数值模拟与试验研究

任丽花  
【摘要】: 选择性激光烧结(Selective Laser Sinter,SLS)能成形高复杂制件,但制件存在孔隙率高和强度低的缺陷。等静压技术分为冷等静压(Cold Isostatic Pressing,CIP)和热等静压(Hot Isostatic Pressing, HIP)两类,利用了液体或气体介质的均一性。利用该方法制造的制件组织结构均匀、无成分偏析、尺寸精度高以及变形率低,但也存在包套设计困难、零件成形精度难于控制且无法成形高复杂结构等缺陷。为此,本文将SLS与等静压相结合,形成SLS/等静压复合工艺,充分利用它们各自的技术优势,取长补短,实现高性能复杂零件的快速高效制造。 在传统的等静压成形应用中,往往采用反复试验的方法,导致制造的零件结构和性能难以保证,而且工艺复杂、周期长,需耗费大量的劳力和物力。如果在正式成形之前对等静压成形过程进行精确的有限元数值模拟,将会有效地减小制件变形,提高一次近净成形的精度和质量。自上世纪九十年代初至今,瑞典、法国、美国等西方制造业发达国家在这方面进行了大量研究。但是,关于本文SLS/等静压复合工艺数值模拟方面的研究,国内外均无相关的研究报道。因此,本文采用了数值模拟和试验研究两种手段,对SLS/HIP和SLS/CIP两种复合成形技术进行研究,主要内容和结论如下: 详细分析和描述了CIP和HIP致密化过程,并基于SLS制件为“可压缩的连续体”的假设条件,建立了SLS制件的材料模型,即在CIP中采用Cam-Clay模型研究CIP致密化过程,HIP中采用Cam-Clay与多孔材料模型共同研究HIP致密化过程;同时,介绍了本文所采用的有限元模拟系统——ABAQUS 6.4。 论述了SLS/HIP复合技术成形复杂金属零件的工艺。以316L不锈钢粉末材料成形的长方体SLS制件为研究对象,实现了SLS制件HIP数值模拟,得出了SLS制件HIP处理后的应力分布、变形图和位移分布以及关键点变形量随时间变化曲线;最后,对多种金属粉末材料成形的制件进行HIP试验,结果发现由于氮化硼粉末填充密度过低及其填充密度分布不均匀而造成的制件受力不均,导致制件变形极不均匀,且形状精度误差较大。 论述了SLS/CIP复合技术成形复杂金属零件的工艺。以304L不锈钢粉末材料成形的SLS制件(方法体、齿轮)为研究对象,首先选取一系列压力,在ABAQUS平台上实现了长方体制件CIP有限元模拟,得出相对密度与压力之间的关系;并以此为依据,通过对不同脱脂温度(1100℃、850℃)下得到的SLS制件(长方体、齿轮)进行CIP数值模拟,预测了SLS制件CIP后的尺寸,并以其中一个长方体和齿轮为例,详细说明了其相对密度分布、变形等情况;然后,实现了SLS制件CIP试验,并与模拟结果对比,结果发现长方体在Z方向上的收缩率误差比较大(19.1%~34.9%),齿轮在齿根处误差比较大(-47.97%)。另外,通过CIP模拟和试验,发现在不同脱脂温度(1100℃、850℃)下得到的长方体制件CIP后的收缩比例相差不是很大。最后,建立了SLS原型件CAD设计模型,在前面模拟与试验基础上,对SLS原型件(长方体)进行了CAD结构设计,为以后制件的SLS/CIP近净成形提供有效的依据。 通过对SLS制件的等静压形变模拟,以及简单零件的SLS原型件CAD结构设计,为以后复杂零件CAD三维结构设计提供了依据,并为以后复杂零件的SLS/等静压近净成形提供了有效的指导。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TF124.5

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 贺峻,康永林,任学平;粉末构件CIP成形过程有限元数值模拟[J];材料科学与工艺;1999年S1期
2 韩凤麟;热等静压(HIP)工艺模型化进展[J];粉末冶金工业;2005年01期
3 黄卫东,伊启中,彭小冬;影响SLS烧结密度的成型工艺参数的研究[J];福建工程学院学报;2004年04期
4 李少波,李国安,娄彦良,罗慧倩;热等静区致密化的计算机模拟及在TZP陶瓷中的应用[J];无机材料学报;2000年02期
5 陈平,肖志瑜,朱权利,张文;数值模拟在粉末冶金中的应用概况[J];现代制造工程;2004年09期
6 黄树槐,张祥林,马黎,黄乃瑜;快速原型制造技术的进展[J];中国机械工程;1997年05期
7 孙雪坤,苗雨阳,王国栋;金属粉末的模压致密化特性[J];中国有色金属学报;1999年S1期
8 孙雪坤,沈以赴,金琪泰;金属粉末冷等静压下致密化过程的分析[J];中国有色金属学报;1998年S1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王静,莫健华,杨劲松,黄树槐,曾繁涤;激光固化快速成型技术中环氧树脂/碘螉盐的应用[J];工程塑料应用;2004年06期
2 于千,白培康,王建宏;复合尼龙粉末激光烧结快速成型技术进展[J];工程塑料应用;2005年05期
3 汪双杰;黄晓明;侯曙光;;多年冻土区路基路面变形及应力的数值分析[J];冰川冻土;2006年02期
4 张宇民,盛永华,韩杰才,赫晓东;氧化铝陶瓷材料快速成形制备工艺[J];兵器材料科学与工程;2002年06期
5 彭茂公,亢若谷,王云坤,张家敏,刘珂呈;高强高导弥散强化铜材料可锻性研究[J];兵器材料科学与工程;2003年01期
6 张树才;郭志俊;王跃旗;李爱民;王晋伟;冯云虎;;涡轮叶轮用铸造高温合金的热等静压处理研究[J];兵器材料科学与工程;2011年04期
7 李慧丽;郎利辉;焦伟;苏怀忠;;预应力钢丝缠绕缸体结构轻量化关键技术[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
8 李青华,包小倩,高学绪,张茂才,周寿增;Nd-Fe-B磁体热等静压烧结的实验研究[J];北京科技大学学报;2004年03期
9 王俊奇;陆峰;;统一强度理论模型嵌入ABAQUS软件及在隧道工程中的应用[J];长江科学院院报;2010年02期
10 侯豁然,朱维瀚,陈荣仙;热等静压处理对喷涂层耐磨性影响的研究[J];材料保护;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯金龙;沈新普;刘应华;;混凝土塑性损伤ABAQUS用户子程序开发[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 陈静杰;张永暖;陈玖圣;;民航机务维修计算机辅助工程理论架构及应用研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈金江;范玉德;刘知贵;;基于模糊控制的超高压增压系统建模与仿真[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
4 郑红梅;;快速原型制造技术的应用与发展[A];计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2001年
5 唐明国;杨忠波;杨勇飞;;Si_3N_4陶瓷球制备技术[A];四川省机械工程学会粉末冶金专委会学术交流会、成都市2007科技年机械工程学会粉冶年会论文集[C];2007年
6 张海鸥;;金属模具快速制造技术现状及其发展趋势[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
7 周红燕;;高精度快速模具制造软件系统分层处理技术研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
8 陈维闯;;快速原型制造软件系统分层处理及填充扫描轨迹研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
9 彭茂公;亢若谷;王云坤;张家敏;刘珂呈;;弥散强化铜材料锻造性实验研究[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年
10 马天;邢建东;方亮;王恩泽;黄勇;;陶瓷型铸造新探[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 瞿峻;Ti(C,N)基金属陶瓷增强技术及其组织和性能研究[D];华中科技大学;2010年
2 李瑞迪;金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D];华中科技大学;2010年
3 王胜民;机械镀锌无结晶形层的研究[D];昆明理工大学;2010年
4 王超飞;黑斑侧褶蛙和中华大蟾蜍的特征、功能、力学特性及其仿生分析[D];吉林大学;2011年
5 陈志勇;轻型车驾驶室液压悬置性能匹配研究[D];吉林大学;2011年
6 王跃明;钨及钨合金零部件等离子喷涂近净成形技术研究[D];中南大学;2011年
7 宋毅;热—电—力耦合作用下铁基粉末成形过程的建模及数值模拟[D];华南理工大学;2011年
8 孙有平;塑性变形对喷射沉积7090Al/SiC_p复合材料SiC分布及组织性能影响[D];湖南大学;2009年
9 陈志钢;大尺寸喷射沉积铝合金管坯的制备及楔压致密化研究[D];湖南大学;2009年
10 刘喜珠;海上风电大直径宽浅筒型基础结构设计及安全性研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
2 赵通阳;基于ABAQUS的混凝土面板堆石坝三维应力应变分析[D];郑州大学;2010年
3 滕彦磊;塑性混凝土防渗墙应力变形有限元分析[D];郑州大学;2010年
4 陈营利;增速齿轮箱体有限元分析及其结构优化[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 胡乐生;基于细观模型的混凝土开裂过程数值研究[D];浙江大学;2011年
6 邓丽芳;金刚石/铜复合材料制备的研究[D];昆明理工大学;2009年
7 徐磊;基于高渗透乳化沥青的层间粘结研究[D];沈阳建筑大学;2011年
8 孔慧;配筋率对混凝土剪力墙结构性能影响的试验研究[D];中国建筑科学研究院;2010年
9 李亮;液阻型悬置“固—液耦合”有限元分析[D];东华大学;2011年
10 于冬梅;LOM(分层实体制造)快速成型设备研究与设计[D];河北科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 李元元,倪东惠;国际粉末冶金行业现状与发展趋势——2000年国际粉末冶金与颗粒材料会议[J];粉末冶金技术;2001年06期
2 赵保军,施法中,冯涛,孙建民,徐海然;选区激光烧结成型中致密度的数值模拟与实验[J];激光技术;2003年01期
3 李湘生,史玉升,黄树槐;粉末激光烧结中的扫描激光能量大小和分布模型[J];激光技术;2003年02期
4 佘继红,江东亮,郭景坤;热等静压工艺在工程陶瓷领域中的应用与发展[J];无机材料学报;1996年03期
5 郑洲顺,曲选辉,韩旭里,敖晖;粉末注射成形过程计算机数值模拟[J];中国机械工程;2002年14期
6 汪苏,徐海然,薛忠明;SLS快速成形技术中激光加工参数对制件性能的影响[J];中国机械工程;2003年17期
7 颜永年,张伟,卢清萍,王刚,刁庆军,时晓明;基于离散/堆积成型概念的RPM原理和发展[J];中国机械工程;1994年04期
8 孙雪坤,沈以赴,金琪泰;金属粉末冷等静压下致密化过程的分析[J];中国有色金属学报;1998年S1期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜艳迎;史玉升;魏青松;;选择性激光烧结不锈钢零件冷等静压宏观变形与微观特征[J];稀有金属材料与工程;2010年S1期
2 鲁中良;刘锦辉;史玉升;;选择性激光烧结AISI316L不锈钢制品的致密度[J];粉末冶金材料科学与工程;2011年04期
3 徐磊;邬军;刘羽寅;雷家峰;杨锐;;Ti-5Al-2.5Sn合金粉末热等静压压坯的致密化行为及性能[J];钛工业进展;2011年04期
4 杜艳迎;史玉升;魏青松;;选择性激光烧结零件的冷等静压塑性成形过程模拟(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年05期
5 姚山;曾锋;叶昌科;陈宝庆;金俊泽;;覆膜砂SLS过程激光能量分布模型的建立及应用[J];中国机械工程;2006年S2期
6 鲁中良;史玉升;刘锦辉;闫春泽;李涤尘;;激光成型AISI316L复杂零件的性能[J];红外与激光工程;2010年03期
7 赵保军,施法中,冯涛,孙建民,徐海然;选区激光烧结成型中致密度的数值模拟与实验[J];激光技术;2003年01期
8 何峰,汪武祥;直接热等静压粉末Udimet720合金的组织与性能[J];粉末冶金工业;2001年04期
9 王忠億;;热等静压工艺在钢结硬质合金中的应用[J];粉末冶金技术;1990年01期
10 扈百直,张树高,付晓旭,吴义成;铟锡氧化物热等静压时分解氧对裂纹形成的作用[J];中南工业大学学报(自然科学版);1999年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵保军;施法中;冯涛;孙建民;徐海然;;选择性激光烧结过程中致密化程度的数值模拟[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 赵保军;施法中;冯涛;孙建民;徐海然;;选择性激光烧结过程中致密化程度的数值模拟[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
3 林祥;尹宝树;杨德周;;波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
4 陈可锋;季小强;李鑫;;海平面上升对江苏沿海潮波影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 杨欣;程文;川端信义;;公路隧道火灾热气流运动规律的研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第四卷)[C];2009年
6 裴文兵;;激光驱动惯性约束聚变数值模拟研究进展及其相关的原子物理过程[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
7 张东明;;不可压混合层中一种增强混合的新方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 金晓林;;电子回旋共振放电的数值模拟[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
9 张晓晴;黄小清;汤立群;;泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
10 陈勇梅;黄西成;;流体动力学帽状剪切实验数值模拟[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
2 白水;科技创新创造卓越[N];雅安日报;2005年
3 本报记者 赵亚辉;探寻“大气”的奥秘[N];人民日报;2005年
4 张晓健;二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批[N];中国冶金报;2007年
5 向杰 实习生:孙馨;在计算机上模拟大气和海洋运动[N];科技日报;2005年
6 记者 谭华健 通讯员 曲延军;产学研结合提高自主创新能力[N];中山日报;2007年
7 本报记者 吴楠 通讯员 许家帅;数值模拟预测工程效果指导工程建设[N];中国交通报;2008年
8 特约记者 张树云;新型氧化铝陶瓷制作工艺简介[N];广东建设报;2004年
9 上海交通大学 潘健生;材料热处理过程的数值模拟[N];科技日报;2002年
10 杨雄飞;炼钢与环境技术的研究方法[N];世界金属导报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
2 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
3 史云清;含水汽凝析气藏开发动态分析方法研究[D];西南石油学院;2005年
4 张勇;调剖优化决策与效果预测技术研究[D];西南石油学院;2005年
5 陈喜阳;水电机组状态检修中若干关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
6 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
7 凌继红;手术室空气净化效果的研究[D];天津大学;2005年
8 曹雄;高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟[D];中北大学;2005年
9 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
10 张明;脉冲电流处理铁基合金的凝固组织特性研究[D];燕山大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任丽花;选择性激光烧结/等静压复合工艺数值模拟与试验研究[D];华中科技大学;2007年
2 侯志强;热等静压近净成形的模拟研究及实验验证[D];华中科技大学;2011年
3 刘建书;选择性激光烧结数值模拟与加工仿真[D];华东交通大学;2011年
4 张渤涛;复杂形状汽车覆盖件成形过程数值仿真模式的研究[D];山东大学;2005年
5 孙明新;起重机臂架受力状态模拟[D];山东大学;2005年
6 邱田金;日照港岚山港区30万吨原油码头工程潮流数值模拟及泥沙淤积分析[D];中国海洋大学;2005年
7 张皓光;轴向间隙引气对多级轴流压气机性能及流场影响的数值模拟[D];西北工业大学;2006年
8 李建平;超燃冲压发动机尾喷管设计及性能研究[D];西北工业大学;2006年
9 刘冰;高强混凝土试验及破坏过程模拟[D];河海大学;2006年
10 张敬芝;铝合金铁型覆砂铸造技术研究及其数值模拟[D];昆明理工大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026