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表面技术 2024年第5期53卷 126-136页

作者：练国富李益褚梦雅陈昌荣黄旭冯美艳福建理工大学机械与汽车工程学院福州350118 福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350118

目的揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律,提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理,并结合正交试验进行验证。结果模拟所... 详细信息

目的揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律,提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理,并结合正交试验进行验证。结果模拟所得平整度随扫描方式、倾斜角度、搭接率变化规律与试验一致。激光扫描方式对水平基材的多道搭接平整度无明显影响,但对倾斜基材表面的多道平整度影响显著。相同扫描方式下,不同倾斜角度的基材适应的搭接率不同。结论相比其他扫描方式,扫描方式1(SM1)和扫描方式5(SM5)得到的熔覆层平整度和熔覆效率相对较高。平整度和熔覆效率随基材倾斜角度的增大而逐渐减小。以扫描方式5进行熔覆时,水平基材最佳搭接率为30%,基材倾斜40°时最合适的搭接率为15%~20%。显然,倾斜角度和搭接率的交互作用对平整度影响显著。

关键词：激光熔覆倾斜基材数值模拟扫描方式熔池演变平整度

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斜面多道熔覆涂层平整度的数值模拟与试验研究

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表面技术 2023年

作者：练国富李益褚梦雅陈昌荣黄旭冯美艳福建工程学院福建省智能加工技术及装备重点实验室福建工程学院机械与汽车工程学院

目的为了揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律，提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法本文采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理，并结合正交试验进行验证... 详细信息

目的为了揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律，提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法本文采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理，并结合正交试验进行验证。结果研究结果表明，模拟所得平整度随扫描方式、倾斜角度、搭接率变化规律与试验一致。激光扫描方式对水平基材的多道搭接平整度无明显影响，但对倾斜基材表面的多道平整度影响显著。相同扫描方式下，不同倾斜角度的基材适应的搭接率不同。结论相比其它扫描方式，扫描方式1（SM1）和扫描方式5（SM5）得到熔覆层平整度和熔覆效率相对较高。平整度和熔覆效率随基材倾斜角度增大而逐渐减小。以扫描方式5进行熔覆时，水平基材最佳搭接率为30%，基材倾斜40°时最合适的搭接率为15%-20%之间，显然，倾斜角度和搭接率的交互作用对平整度影响显著。本文研究为激光熔覆技术在斜面修复或再制造领域的应用提供理论指导。

关键词：激光熔覆倾斜基材数值模拟扫描方式熔池演变平整度

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斜面激光熔覆数值模拟与试验研究

斜面激光熔覆数值模拟与试验研究

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作者：褚梦雅福建工程学院

学位级别：硕士

现有以水平基材为基础的激光熔覆修复研究,不足以支撑激光熔覆技术在斜面零件修复领域的应用。本文以倾斜基材为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方式,研究基材倾斜熔覆过程中喷嘴-粉末-基材对熔覆成形的耦合作用机理,斜面熔覆单、... 详细信息

现有以水平基材为基础的激光熔覆修复研究,不足以支撑激光熔覆技术在斜面零件修复领域的应用。本文以倾斜基材为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方式,研究基材倾斜熔覆过程中喷嘴-粉末-基材对熔覆成形的耦合作用机理,斜面熔覆单、多道熔池演变规律及几何特征成形机理,为斜面基材熔覆成形控制提供理论依据。本文主要研究内容如下:(1)通过数值模拟和实验验证探究喷嘴工作高度、喷嘴偏转角度对粉末流动和基材上粉末浓度分布的影响规律。结合响应面法设计模拟实验,拟合送粉电压、气流量、基材倾斜角度和倾斜基材上粉末浓度、粉斑直径之间的函数关系,优化出倾斜基材上粉末浓度最大、粉斑直径最小的参数组合,实现喷嘴-粉末-基材间的相互耦合作用研究。(2)在粉末流场研究的基础上,进行斜面单道熔覆形貌和金属粉末熔化凝固过程研究。为了控制斜面熔覆成形质量,基于喷嘴竖直、基材倾斜熔覆方式,采用田口正交设计方法建立斜面熔覆形貌特征与工艺参数的数学模型,探究斜面熔覆时基材倾斜角度、激光功率、扫描速度对单道成形的影响规律。并推导斜面热源公式,基于响应面法设计斜面热源方案,利用COMSOL软件模拟金属粉末熔化凝固过程,揭示熔池形貌特征随工艺参数的变化趋势。(3)基于斜面单道熔覆试验和模拟,进行斜面多道搭接成形表面质量研究。对激光扫描方式包括自上到下、自下向上的横向连续或间隔扫描方式进行实验对比研究。提出保持喷嘴与待熔覆基材之间工作高度恒定,进行连续或者间隔扫描的方式,揭示不同激光扫描方式和搭接率对斜面熔覆涂层表面平整度的影响规律。本文研究有助于拓展激光熔覆技术在复杂零件表面修复领域的应用,提高粉末利用率,降低激光熔覆产业化应用成本,为复杂零部件表面修复或再制造的实际生产提供理论指导。

关键词：激光熔覆数值模拟倾斜基材粉末流场熔池演变平整度

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