Диссертация (1025706)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)На правах рукописиСТАВЕРТИЙ Антон ЯковлевичРАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ КОАКСИАЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-техническойобработкиДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительДоктор технических наук, профессорГРИГОРЬЯНЦ Александр ГригорьевичМосква – 20171ОГЛАВЛЕНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................
4Глава 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДДИТИВНЫХТЕХНОЛОГИЙ ............................................................................................................ 81.1. Лазерные аддитивные технологии ................................................................... 81.2. Параметры технологии .....................................................................................
131.2.1. Геометрические размеры валиков ................................................................. 131.2.2. Производительность ....................................................................................... 181.2.3. Дефектность ..................................................................................................... 191.3. Выводы по главе 1 .............................................................................................. 21Цели и задачи .............................................................................................................
23Глава 2. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯВЫРАЩИВАНИЯ ОБЪЕКТОВ .............................................................................. 242.1. Анализ существующих систем ...................................................................... 242.2. Известные комплексы для коаксиальной лазерной обработкиматериалов ............................................................................................................. 342.3. Технологические особенности разработанного комплекса ..........................
382.3.1. Датчик расстояния .......................................................................................... 392.3.3. Исследование эффективности способов подачи порошка ......................... 412.4. Программное обеспечение комплекса ........................................................... 522.5.
Технические параметры разработанного опытно-промышленногокомплекса ............................................................................................................... 562Стр.Глава 3. РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ ОБЪЕКТОВМЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОРОШКОВЫХМАТЕРИАЛОВ ......................................................................................................
613.1. Параметры многопроходного процесса выращивания объектов .................. 613.2. Стратегия разбиения и выращивания .............................................................. 633.3. Кинематические особенности выращивания объемов с коаксиальнойлазерной обработкой порошкового материала ......................................................
67Выводы по главе 3 ..................................................................................................... 76Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССАПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКОЙ ПОРОШКОВОГОМАТЕРИАЛА ............................................................................................................ 774.1. Постановка задачи расчетов ...........................................................................
774.2. Допущения расчетной модели ........................................................................ 814.3. Подача порошка в поле действия лазерного излучения................................ 854.3.1. Физическая постановка .................................................................................. 854.3.2. Математическая реализация .......................................................................... 884.4. Формирование валика и нагрев материала подложки ................................... 924.4.1. Физическая постановка ..................................................................................
924.4.2. Математическая реализация .......................................................................... 934.5. Численное моделирование процесса выращивания тестового объекта ....... 954.6. Сравнение экспериментальных и численных данных обэлементарном объекте выращивания .................................................................. 1014.6.1.
Формирование валиков с помощью математического моделирования .. 1014.6.2. Сравнение модели и экспериментальных данных ..................................... 1023Стр.4.6.3. Геометрические параметры валиков ........................................................... 1044.6.4. Температурные циклы .................................................................................. 106Выводы по главе 4................................................................................................ 109Глава 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫРАЩИВАНИЯ СЗАДАННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ ................................ 1105.1. Постановка задачи ......................................................................................... 1105.2. Описание материала ......................................................................................
1125.3. Подготовка образцов для испытаний ............................................................. 1165.4. Анализ полученных образцов ....................................................................... 1205.4.1. Рентгеновская дефектоскопия ..................................................................... 1225.4.2. Исследование твердости заготовок с термообработкой и без неё ...........
1265.4.3. Фрактографический анализ .......................................................................... 1275.5. Разработка технологии выращивания объекта с учетом требованийзадания .................................................................................................................. 1355.6. Предпосылки к выращиванию опытного изделия ....................................... 138Выводы по главе 5................................................................................................ 141ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .................................................................................................
142ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 143СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................... 1444ВВЕДЕНИЕИнтеграция экономики Российской Федерации в мировую систему делаетисключительно актуальной проблему обеспечения конкурентоспособностиотечественной высокотехнологической и наукоемкой продукции и, преждевсего, продукции отечественного машиностроения. Большое внимание сталиуделять не только технологии обработки массивных заготовок с целью удалениялишнего материала и формообразования намеченной заготовки, но и технологиипрямого получения деталей из порошкового материала и материала в видепроволоки.
Общее название таких технологий – аддитивные технологии. Отанглийского add, добавлять. Методы объединены именно по принципу «отпростого к сложному», то есть, от заготовки в виде порошка или проволоки, кготовой детали с минимальным удалением материала. Эти технологии в мире такжеизвестныподПрототипирование)названиемили,реже,RapidRapidPrototypingPrototypingand(ПрогрессивноеManufacturing(Прогрессивное Прототипирование и Производство).Поскольку достижения компьютерной техники в последние десятилетияпозволяют любую дизайнерскую мысль реализовать в виде компьютерноймодели, данную модель можно вырастить послойно из элементарных объектов,как конструктор из кубиков. В погоне за экономией материала и повышениемэффективности механизмов, резко возрастает сложность деталей новыхмеханизмов.Традиционные технологии литья и удаления материала хоть иразвиваются, однако имеют ряд физических и экономических ограничений.
Так,например, создание цельной детали с системой каналов охлаждения методамилитья возможно, но потребует значительных затрат времени и труда напроизводство оснастки. Наиболее существенными ограничениями методов литьяявляются необходимость создания формы для отливки и разогрев всего объемаметалла до температуры выше температуры плавления. Аддитивные технологии5в данном случае позволяют получить заготовку детали со всеми каналами иподнутрениями буквально с первого запуска, минуя несколько традиционныхэтапов производства, а значит - в кратчайшие сроки.Помимо усложнения геометрической формы деталей, в развитиимашиностроения возникла еще одна тенденция: увеличение доли градиентных икомпозиционных материалов в конструкциях. Получение и использованиеградиентных и композиционных металлических материалов часто невозможнобез использования аддитивных технологий.
Методы порошковой металлургиипозволяют получать лишь слоистые материалы, и не позволяют получатьзаготовки сложной формы с изменением состава, например, от поверхности ксердцевине детали.Несмотря на разнообразие методов выращивания: источников энергии,используемых материалов, в настоящее время в мире активно развиваются ивнедряются две принципиальных технологии изготовления трехмерныхобъектов путем постепенного наращивания, а не удаления:- Послойное выращивание в объеме материала, так называемыетехнологии «bed deposition», заготовка детали выращивается на поддержках иможет так же опираться на окружающий, не использованный материал.Композиционные и градиентные материалы возможно получать даннымметодом лишь в направлении выращивания.- Прямое нанесение материала.
Выращивание объема происходит взащитной среде, в атмосфере или в вакууме. Элементы заготовки опираютсялишь на подложку и не имеют поддержек. В силу принципа выращивания «всвободномсостоянии»,методыэтогоклассапозволяютполучатькомпозиционные и градиентные материалы не только между слоями, но и внутрикаждого слоя, то есть в любом направлении.В 2003 году R.P.
George, вице-президент компании WorldTech [1]идентифицировал 13 основных методов (технологий RP) и компаний,занимающихся этими методами:61. Стереолитография (3D Systems, CMET, Denken, Meico, Unirapid,Autostrade);2. Трехмерное печатание крахмального порошка (Z Corp);3. Трехмерное печатание пластика (3D Systems, Solidscape, SDI);4. Штамповка выдавливанием нагретого пластика (Stratasys, Beijing Yinhua);5. Трехмерное печатание металлического порошка (Extrude Hone);6.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
