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第一部分 激光制造技术1

1 激光制造技术概述1

1.1 激光制造技术的概念1

1.2 激光制造技术的发展及应用1

1.2.1 激光制造系统的发展1

1.2.2 激光制造技术的应用3

1.3 激光制造技术的分类4

1.3.1 激光快速成形技术4

1.3.2 激光焊接技术9

1.3.3 激光表面工程技术14

2 激光弯曲成形技术21

2.1 激光弯曲成形的特点21

2.2 激光弯曲成形的基本原理22

2.2.1 温度梯度机理22

2.2.2 屈曲机理23

2.2.3 增厚机理23

2.2.4 弹性膨胀机理24

2.2.5 耦合机理25

2.3 激光弯曲成形技术研究现状25

2.3.1 国外研究现状25

2.3.2 国内研究现状28

3 功能梯度材料的激光快速成形31

3.1 功能梯度材料综述31

3.2 功能梯度材料激光快速成形技术国内外研究现状34

3.2.1 国外研究现状34

3.2.2 国内研究现状35

第二部分 金属激光弯曲成形机理37

4 金属激光弯曲成形实验37

4.1 实验条件与参数选择37

4.1.1 实验条件37

4.1.2 实验参数的选择38

4.2 单因素试验结果分析51

4.2.1 激光扫描速度对弯曲角的影响51

4.2.2 激光功率对弯曲角的影响53

4.2.3 光斑直径对弯曲角的影响56

4.2.4 板厚对弯曲角的影响58

4.3 双因素试验结果分析59

4.4 正交试验结果分析60

4.5 金相组织结构对板材激光弯曲成形的影响64

4.5.1 温度测量与分析64

4.5.2 扫描区截面尺寸测量与分析67

4.5.3 扫描区截面金相组织分析71

4.5.4 金相组织变化对激光热成形影响情况分析73

5 金属激光弯曲成形过程随机变异性分析75

5.1 激光弯曲成形角度计算模型75

5.2 激光弯曲成形过程随机因素分析78

5.3 激光成形角度的解析模型计算精度比较82

5.4 弯曲角解析计算公式变异性分析83

5.4.1 相对均差系数和变异系数83

5.4.2 材料st12弯曲角计算变异性分析84

5.4.3材料X12CrNi188弯曲角计算变异性分析90

6 金属激光弯曲成形过程有限元模拟97

6.1 热弹塑性基本理论97

6.1.1 热弹塑性问题分析假定97

6.1.2 温度场分析的基本原理97

6.1.3 应力应变场分析模型99

6.2 金属激光弯曲成形温度场分析103

6.2.1 单次扫描激光弯曲成形温度场分析103

6.2.2 同路径两次扫描激光弯曲成形温度场分析108

6.2.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形温度场分析113

6.3 金属激光弯曲成形位移场分析118

6.3.1 单次扫描激光弯曲成形位移场分析118

6.3.2 同路径两次扫描激光弯曲成形位移场分析123

6.3.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形位移场分析126

6.4 金属激光弯曲成形应力场分析129

6.4.1 单次扫描激光弯曲成形应力场分析129

6.4.2 同路径两次扫描激光弯曲成形应力场分析136

6.4.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形应力场分析140

第三部分 功能梯度材料激光快速成形145

7 功能梯度材料激光快速成形系统145

7.1 金属粉末激光成形系统145

7.1.1 金属粉末激光成形系统简介145

7.1.2 金属粉末激光成形系统激光光斑形状测试147

7.2 三料仓实时变比例同轴送粉器157

7.2.1 三料仓送粉器158

7.2.2 同轴粉末喷嘴162

7.3 真空箱183

7.3.1 真空室结构设计184

7.3.2 真空获得系统设备选择185

8 功能梯度材料激光快速成形系统软件187

8.1 分层切片扫描填充模块187

8.2 材料组分分布设计模块189

8.2.1 功能梯度材料组分分布表示方法189

8.2.2 功能梯度材料组分分布设计方法190

8.2.3 功能梯度材料信息表达接口文件192

9 功能梯度材料激光快速成形工艺方法195

9.1 金属功能梯度薄壁零件三维瞬态温度场数值模拟195

9.1.1 有限元模型建立及求解195

9.1.2 求解结果后处理199

9.2 激光快速成形技术制备金属功能零件倾斜极限211

9.2.1 倾斜极限及层间搭接率212

9.2.2 试验方法及其条件213

9.2.3 试验结果与分析214

9.2.4 验证试验216

10 功能梯度材料激光快速成形零件性能分析218

10.1 功能梯度材料显微组织分析218

10.2 熔覆层的耐磨性能224

参考文献226