基于金属粉末的激光直接成形制造技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基于金属粉末的激光直接成形制造技术研究姓名：杨泰平申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：胡乾午20040401摘要本课题对金属粉末的激光直接成形技术进行了系统深入的研究其中包括激光快速直接成形制造技术中的软件系统编写影响激光直接成形金属零件精度因素的工艺参数研究以及成形薄壁零件过程的温度场数值模拟本课题采用高功率激光器同步熔化供给的金属粉末按照逐层累积的形式完成金属件的实体制造在软件系统方面进行了程序算法和数据结构的合理选择实现了扫描路径与主程序的数据传输以及数控代码的生成开发的模块程序实现了STL模型数据可视

2、化的真实感显示模型按照一定的厚度和位向进行切片处理并得到切面轮廓的数据表示求出切平面与三角拟合面的交点后并不需要特别规定交线的起点和终点通过Delphi中Tlist指针列表的数据结构利用逐步查找节点的方法对截面轮廓节点数据进行快速有序排列实现了分区域穿梭扫描法对截面轮廓的填充实际应用表明该算法对于金属件激光直接成形程序的数据处理具有快速准确的特点软件程序参数设置灵活并易于新功能的扩充能够适用于不同的工艺及设备条件通过正交试验设计对影响成形精度的工艺参数如激光功率扫描速度搭接率送粉量进行选择改善了成形金属件的精度和质量利用ANSYS有限元软件中

3、的单元生死算法,建立了与激光快速成形过程比较吻合的三维瞬态薄壁零件温度场计算模型计算表明激光成形过程中,与X方向温度梯度相比,Y方向温度梯度占绝对优势表明在熔池冷却过程中,热量散失主要方向为Y方向从理论上解释了显微组织中枝晶组织的生长方向通过合理选择激光快速直接成形工艺参数获得了组织致密性能优良的金属零件达到了快速直接制造的目的关键词激光直接成形软件模块数值模拟合金粉末IAbstractAmetallic-basedlaserdirectfabrication(LDF)technologyisinvestigatedsystematicall

4、y.Thecontentsinclude:designingofthesoftwarefortheLDFsystem,optimizingofprocessingparametersthataffectingtheaccuracyoftheLDFmetallicparts,andnumericalsimulatingofthetemperaturefieldforthethin-wallsample.Themetallicpartsarebuiltuplayerbylayerandaremeltedsimultaneouslywithallo

5、ypowderbythehighpowerlaserequipment.Forthesoftwaremodulethereasonableselectionofthedatastructureandalgorithmiscarriedout,thedatatransmissionbetweenthetraversepathandthemainprogramisimplemented,andthegenerationofthenumericalcontrol(NC)codeisaccomplished.BymakinguseoftheDelph

6、iprogramminglanguage,therealisticdisplayoftheSTLCADmodelisrealized.BasedontheTlistdatastructureinDelphi,thenodesofthecontourthatarederivedfromthecrossingpointsofthetangentplaneandthefittedtriangularfacetarearrangedregularlyandrapidlythroughthequicksearchalgorithmwithoutspec

7、ifyingthestartingandendingpointinadvance.Accordingtotheproperslicedepthandorientation,theCADmodelisslicedinordertogetaseriesof2-Dimensionalcontourinformation,andthecontouristhenfilledwiththerasterscanningpaths.Practicalimplementationprovedthatthissoftwareisaccuracyandfast.T

8、heflexibilityofparameters’designandtheextensibilityofthesoftwarearesuitableforthec