| 题名 | 高服役特性航空注塑模具激光熔化沉积制造关键技术研究 |
| 作者 | 赵宇辉 |
| 答辩日期 | 2021-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 赵吉宾 |
| 关键词 | 激光熔化沉积成形 高服役特性模具 密集点状缺陷 |
| 学位名称 | 博士 |
| 其他题名 | Research of Key Technologies for Laser Melting Depositon Mold-face under High Performance Requirement |
| 学位专业 | 机械制造及其自动化 |
| 英文摘要 | 近年来，随着金属增材制造技术的快速发展，其在模具领域的应用也越来越广泛。模具特别是以航空注塑模具为代表的高服役特性模具，代表着国家的整体制造水平和能力。传统的“整体锻造-热处理-精密加工”制造工艺很难满足大尺寸、超高表面质量镜面模具的制造需求。应用激光熔化沉积成形技术以普通模具钢材料为基体，并依次在过渡区和型面区沉积高韧性材料、高性能模具钢材料，形成异质梯度结构，可实现大尺寸高性能模具低成本、一体化制造，具有型面高硬度、抛光性好、过渡区界面结合性好、整体韧性高等优势。文章结合高服役特性航空注塑模具的一体化制造需求，基于激光熔化沉积成形技术对模具制造中的一体化设备、核心工艺方法、缺陷及界面控制等关键基础科学问题进行了研究，具体的研究内容如下：1. 本文搭建了一套具有智能化和模块化特点的激光熔化沉积制造系统，具有分层及路径规划、熔池温度及变形实时检测等功能，可实现超大尺寸（最大3.5m）航空注塑模具的一体化制造。2. 基于ABAQUS有限元仿真软件对高服役特性模具的激光熔化沉积制造过程进行仿真模拟分析，包括温度场和应力场模拟两个部分。通过实验测试结果与仿真结果对比分析可知，温度仿真结果的误差控制在8%以内，应力误差控制在7%以内。3. 针对航空注塑模具型面抛光到镜面状态下出现的表面缺陷问题进行了研究，分析了密集点状缺陷和带状条纹的形成机制和控制方法，实现了模具超高表面质量的一体化制造成形。4. 针对航空注塑模具制备过程中出现的梯度材料异质界面断裂问题，对异质材料间的界面状态和结合特性进行了研究，同时为了改善界面状态，研究了预热对于界面区结合状态与性能的影响机制。5. 针对航空注塑模具随形冷却流道的预制问题，研究以管材为支撑在无变位的情况下成形空腔流道结构的结构、性能、缺陷行为等，研究型面层高硬度材料与中间层材料的截面稀释行为及界面结构性能，提出适合于空腔随形流道结构的成形方法。6. 基于前期研究成果，对某航空注塑模具进行了实际制备，并对模具服役层特性、冷却流道流速及模具注塑特性进行了测试，测试结果表明，模具服役面整体粗糙度在30-45nm(Ra)，关键注塑性能满足航空使役需求。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 148页 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/29014]  |
| 专题 | 工艺装备与智能机器人研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵宇辉. 高服役特性航空注塑模具激光熔化沉积制造关键技术研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2021. |
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