激光快速成形沉積層幾何參數(shù)監(jiān)測(cè)與控制研究.pdf

1、激光快速成形技術(shù)始于二十世紀(jì)九十年代末，到目前為止，已經(jīng)在設(shè)備、材料等方面有了快速的發(fā)展，并開(kāi)始應(yīng)用于航天、航空等領(lǐng)域。為了滿足其成形零件表面質(zhì)量、尺寸精度的要求，需要建立該技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此，獲得激光快速成形工藝參數(shù)與沉積層幾何參數(shù)之間的定量關(guān)系就顯得非常重要。本文通過(guò)回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立了逐步線性回歸模型，得到了對(duì)于沉積層幾何參數(shù)具有顯著性影響的工藝參數(shù)以及它們之間的定量關(guān)系。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，調(diào)整顯著性工藝參數(shù)將

2、提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少響應(yīng)時(shí)間。同時(shí)，在該系統(tǒng)中應(yīng)用沉積層幾何參數(shù)和顯著性工藝參數(shù)之間的定量關(guān)系作為調(diào)整依據(jù)有利于提高成形精度。取得的主要成果如下： 1．揭示了激光快速成形工藝參數(shù)對(duì)沉積層幾何參數(shù)的影響規(guī)律，并引入能量密度和功率密度兩個(gè)物理量，考察了它們對(duì)沉積層幾何參數(shù)的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)：對(duì)于沉積層高度和寬度，在激光能量滿足的條件下，掃描速度的影響是不可忽略的，且其影響比激光功率的影響顯著，因此掃描速度是激光快速成形閉環(huán)控制中最

3、重要的調(diào)整參數(shù)。 2．結(jié)合正交試驗(yàn)和回歸分析的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了回歸正交試驗(yàn)。并利用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案(SPSS)分析回歸正交試驗(yàn)結(jié)果，建立了逐步線性回歸模型，得到了對(duì)沉積層幾何參數(shù)具有顯著性影響的因素。激光快速成形過(guò)程中，在激光能量滿足的前提下，對(duì)沉積層高度影響最顯著的因素是送粉率和掃描速度，對(duì)單道沉積寬度影響最顯著的因素是光斑直徑、掃描速度、激光功率與光斑直徑的交互作用。同時(shí)獲得了顯著性影響因素與沉積層參數(shù)的定量關(guān)系：脅，=O

4、.646-0.00165 V+0.039f F；Hc<,2>=1.322-0.00284 V+0.0488 F；Hc<,3>=1.543-0.00384 V+0.0938 F;Hc<,4>=1.924.0.00460 V+0.1156 F;Hc<,5>=2.387-0.00569 V+0.1459 F;W=-0.184+1.2895 D-0.0013 V+0.0011 P-0.0005 P<'*>D△Hc=0.4774-0.001138