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题名斜面激光熔覆粉末流场及光粉耦合机理研究
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作者
褚梦雅
练国富
姚明浦
冯美艳
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机构
福建理工大学
福建理工大学
Research Center for Advanced Manufacturing
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期369-383,共15页
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基金
福建省自然科学基金项目(2022J01920)。
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文摘
目的扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓度和粉斑直径的影响规律。结合数值模拟和试验研究对光粉耦合机理进行分析,探究光粉平衡关系对涂层形貌的影响机理。结果粉末颗粒速度随气流量的增加而增大;倾斜基体上最大粉末浓度随气流量的增大而降低,随送粉电压的增大而增高;倾斜基体上的粉斑直径随基体倾斜角度和气流量的增大而增大。以倾斜基体上的粉末浓度最大、倾斜基体上的粉斑直径最小为优化目标,0°、10°、20°、30°倾斜基体上最大粉末浓度模拟值与预测值的误差分别为4.34%、3.61%、5.82%、13.15%,基体上粉斑直径模拟值与预测值的误差分别为2.95%、3.22%、3.57%、4.10%,说明该模型对倾斜基体上最大粉末浓度及粉斑直径的预测精度较高。结论气流量对粉末颗粒速度影响显著,送粉电压、气流量对基体上最大粉末浓度的影响显著,倾斜角度、倾斜角度与气流量的交互项对倾斜基体上的粉斑直径影响显著。研究结果为激光熔覆在斜面零件修复领域应用中基体的布置和工艺参数选取提供了理论指导。
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关键词
激光熔覆
数值模拟
粉斑直径
粉末浓度
倾斜基体
响应面法
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Keywords
laser cladding
numerical simulation
powder spot diameter
powder concentration
inclined substrate
response surface methodology
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名激光熔覆多道搭接成形质量与效率控制方法
被引量：30
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作者
练国富
姚明浦
陈昌荣
黄旭
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机构
福建工程学院机械与汽车工程学院
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第9期229-239,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51575110)
福建工程学院福建省机床行业技术创新公共服务平台~~
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文摘
目的揭示激光熔覆工艺参数对多道搭接成形质量与效率的耦合作用规律,提高多道搭接熔覆层表面与内部组织质量及成形效率。方法采用响应面中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量和搭接率与多道搭接表面平整度、熔覆效率及气孔面积之间的数学模型,通过方差分析及检验指标,验证了所建立数学模型的正确性。结果激光功率和气流量对表面平整度的值影响并不显著。表面平整度的值与扫描速度、搭接率成反比;搭接率对熔覆效率的影响较为显著,搭接率的增大使熔覆效率减小;四个工艺参数对于气孔面积都有不同程度的影响,适当增大搭接率和减小扫描速度可以减小熔覆层气孔面积。以表面平整度最好、熔覆效率最高和气孔面积最小为目标优化工艺参数,通过试验获得表面平整度、熔覆效率、气孔面积预测值与实际值的误差分别为1.36%、6.12%、7.89%,进一步验证了该模型的准确性。结论该研究成果为多道熔覆涂层质量、熔覆效率的控制与预测以及工艺参数的优化提供了理论依据。
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关键词
激光熔覆
响应面法
多道搭接
熔覆质量
熔覆效率
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Keywords
laser cladding
responsive surface methodology
multi-track overlapping
cladding quality
cladding efficiency
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分类号
TG174.4
[金属学及工艺—金属表面处理]
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题名激光熔覆单层单道轨迹成形控制方法
被引量：6
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作者
练国富
杨谡
陈昌荣
姚明浦
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机构
福建工程学院机械与汽车工程学院
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出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第4期438-446,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(No.51575110)
福建工程学院科研基金项目资助
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文摘
建立工艺参数与工艺结果之间的简析表达式,是解释激光熔覆"光-粉"耦合作用的复杂过程的前提,也是指导工艺实施与实现单道轨迹预测与控制的重要依据。采用响应面法研究了激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因子对熔覆层的宽度、高度、横截面积3个响应值的作用规律,揭示了"光-粉"耦合作用对激光熔覆成形的影响规律。结果表明:激光功率增加,扫描速度减小,3个响应值相应地增加;气流量增加,3个响应值相应地减小;离焦量的变化对熔覆层宽度无明显的影响作用,但离焦量增加,熔覆层高度、横截面积会相应地减小。进一步地,构造因子与响应值之间的二阶回归数学模型。熔宽、熔高和横截面积的模型调整R方值分别为0.7321,0.8749和0.9137,预测R方值分别为0.6371,0.8007和0.8630,表明3个响应模型能够很好拟合并预测试验组数据。最后开展3组验证实验,得到3个响应的预测值与实验值的误差均小于5%,表明所建立回归模型的可靠性。
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关键词
激光熔覆
响应面法
成形控制
单道轨迹
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Keywords
laser cladding
response surface methodology
forming control
single-track
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分类号
TG665
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
TG174.44
[金属学及工艺—金属表面处理]
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