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等离子弧喷涂成形是一种基于等离子弧喷涂工艺的快速原形方法,等离子弧喷涂成形技术可以制作出任何形状的零件和模具,本文主要对等离子弧喷涂快速制模的工艺进行研究。喷涂成形工艺参数非常多,研究其所有工艺参数是一个比较困难的工作,其工艺参数如喷涂功率、喷涂距离、等离子气流量、送粉气流量、送粉速率、原形结构等等,如何优化这些参数的匹配是一个极有研究意义的问题。 首先本文采用铝粉为喷涂材料,在不同的电功率下,以树脂件为原形进行了基础性实验,研究了等离子弧喷涂成形的工艺参数,经过测量计算得到了电功率与沉积效率间的关系,其最大沉积率为71.5%。分析了喷涂角度、喷涂距离、喷涂速度等工艺参数对等离子弧喷涂成形质量参数的影响。在原形表面喷脱模剂作为表面处理工艺,使用热冲击脱模方法进行了涂层的脱模,并且得到热冲击方法不适合树脂原形的结论。 然后利用遗传算法设计了参数优化程序,以喷涂功率、喷涂距离、喷涂速度、喷涂角度等工艺参数的取值范围作为解空间进行搜索,由所得工艺参数做实验,并计算目标函数值,实现了等离子弧喷涂成形的工艺参数的优化配置。对其进行了验证和检测,获得了氧化物含量1.1%、孔隙率2.2%、沉积率68.9%的涂层质量。之后设计了适用于本课题的被衬补强工艺。对脱模方法进一步研究,选择机械拉伸脱模,实现完整脱模,得到了完整脱模的涂层。测量了涂层和原形工作表面的粗糙度值,所得结果表明涂层表面与原形表面吻合。 研究结果表明应用遗传算法确定等离子弧喷涂成形的近似最优化工艺参数是一个有效的途径。使以树脂材料作原形的等离子弧喷涂快速制模成为可能。