中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积研究

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随着能量直接沉积技术的持续发展,人们对其加工质量、加工成本和加工效率都提出了更高的要求,而以丝材为原料的能量直接沉积技术具有以粉末为原料无法替代的优势。目前,国内送丝激光沉积技术尚处于起步阶段,本文提出了中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积新工艺,并对此新工艺进行理论和试验研究:(1)本文设计制造了中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积新工艺试验平台,提出以485通讯为核心的控制系统并开发专用控制软件,分析各个关键结构的作用及设计选型原则,进行零部件加工和总装调试。(2)中轴送丝无电阻热(冷丝)的多激光束沉积理论分析与试验。在visual studio2010平台上利用C#编写两束激光温度场仿真软件,计算结果表明:光距(两束激光在基板表面的中心距)增大时横截面高温区域从V型变为W型,光距过大时熔道中心温度偏低,易出现缺陷,与试验结果符合;不同的扫描角度均可以形成熔池,与正方形单道成形试验相符合,表明中轴多激光束送丝沉积技术无扫描方向性。进行基础工艺试验,得出了激光总功率、送丝速度和扫描速度对于熔道高度和宽度的影响规律。(3)中轴送丝的多激光束与电阻热复合(热丝)沉积理论分析与试验。针对加热电流选取盲目的问题,单独研究复合沉积中丝材伸出部分温度场的影响因素,建立丝材温度场仿真模型,计算结果表明:送丝速度与丝材温度场呈弱负相关,加热电流和伸出量与丝材温度场呈正相关,丝材直径与丝材温度场呈负相关,并从理论上推导出最佳加热电流的计算式,与试验结果一致;在理论分析和工艺试验的基础上,选取合适的工艺参数成功制备正方形薄壁框和长方体实体样件,证明中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积技术可以进行三维自动化堆积且加工效率高。
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