噴射沉積管坯的形貌模擬及噴射高度控制的研究.pdf

1、噴射沉積技術(shù)是制備快速凝固高性能材料的新型金屬近成形技術(shù)，沉積坯件具有成分均勻、組織細(xì)化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。該技術(shù)在歐美、日本等國家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段，國內(nèi)對(duì)該技術(shù)的研究基本還處于實(shí)驗(yàn)室材料研究或中試階段，對(duì)噴射沉積自動(dòng)控制及智能控制方面的研究已經(jīng)展開，但離工業(yè)化生產(chǎn)尚有一段距離。 本文針對(duì)噴射沉積工業(yè)化生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)噴射沉積大規(guī)格管坯生產(chǎn)設(shè)備中的控制系統(tǒng)及形貌控制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和分析。介紹了噴射沉積

2、技術(shù)研究發(fā)展的概況，對(duì)現(xiàn)有的噴射沉積管坯生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較，分析結(jié)果表明往復(fù)式多層噴射沉積生產(chǎn)工藝和裝置結(jié)構(gòu)更適合管坯的工業(yè)化生產(chǎn)。 針對(duì)往復(fù)式噴射沉積工藝的特點(diǎn)，研究了單層沉積軌跡特性及其數(shù)學(xué)模型，分析了基底運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)單層沉積特性的影響，提出了單層沉積厚度計(jì)算方法，建立了多旋轉(zhuǎn)周期沉積輪廓疊加的單層沉積厚度模型，利用該模型對(duì)沉積厚度進(jìn)行計(jì)算仿真，獲得了保證均勻沉積面的運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化條件。 噴嘴噴射高度是影響坯件材

3、料性能的重要參數(shù)，保持噴射高度穩(wěn)定是保證沉積管坯形貌良好的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文研究并提出了噴射高度在線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，針對(duì)往復(fù)式噴射沉積厚度間隔增長的特點(diǎn)，研究了沉積層厚度在線測(cè)量方法，分析了收集基底形狀誤差對(duì)測(cè)量及控制精度的影響并提出了多點(diǎn)測(cè)量方案，理論分析表明采用三點(diǎn)測(cè)量方案可以消減基底形狀誤差的影響，最后通過實(shí)際噴射成形不同直徑和壁厚的管坯的生產(chǎn)試驗(yàn)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果以及噴射高度控制中的三點(diǎn)測(cè)量方案進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明測(cè)量結(jié)果與預(yù)測(cè)值