选择性激光熔融薄壁件成型工艺参数及影响因素研究

发布时间：2020-07-21 11:13

【摘要】：选择性激光熔融技术能够直接快速成型致密的金属零件,已经成为国内外研究的热点之一。薄壁零件重量轻、节省材料、结构紧凑等,广泛应用于生产生活中;为了制造出精细适合的薄壁零件,在自主研发快速成型设备上进行了选择性激光熔融(SLM,Selective Laser Melting)成型薄壁零件的工艺实验研究。首先,通过实验分析了在脉冲激光模式下,选择性激光熔融中不同脉冲时间、激光功率、扫描速度等对单熔道成型效果的影响。接着使用优化后的参数,成型10 mmx10 mmx12 mm的长方体物块,并对加工时每层表面的温度进行监测。结果表明:温度会随着成型层的增加而增加,作用时间越长,温度升高的越快。计算出成型的长方体功件的相对致密度达到86%。在单道的基础上,成型了单道直线堆积、多道直线堆积以及单道倾斜堆积薄壁零件。获得了最小壁厚为70μm的薄壁零件,并成型了0.1 mm和0.2 mm壁厚的多道薄壁零件,壁厚尺寸绝对误差可以控制在30μm以内,对理论壁厚与实际壁厚进行讨论。在光学显微镜下观察了薄壁件的表面及侧面,并对薄壁零件在成型过程中产生的粉末粘附现象进行了分析。对于倾斜薄壁件,成型极限角度为25°。最后对网格零件和弧形薄壁件进行了初步的研究。论文结尾探讨了当前SLM技术成型薄壁零件的一些问题,提出使用分层成型,分区扫描方法的可行性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG665;TN249
【图文】：

原理图,选择性激光,熔融技术,原理图

性激光熔融技术选择性激光熔融技术原理择性激光熔融（Selective laser melting）即 SLM，是在选择性激光而来。主要工作原理如下：第一步，在成型水平平台上，调整好刮恰好相切，将刮板回撤到粉缸位置。粉缸抬升一定高度，启动铺粉平台上铺上几十微米厚的金属粉末。第二步，关闭成型舱，启动抽直至舱内的氧气浓度低于设定值，防止在成型时出现氧化。第三步统上加载数据文件，设定加工参数。第四步，启动加工程序，粉缸（上升的高度，由数据文件里的加工层厚决定），同时加工平台相度，使得刮板刮过来的金属粉末均匀的铺在加工平台上，刮板回撤此时激光束按照设定加工形状，有选择性的熔化平台上金属粉末，照铺粉、回刀，加工的顺序循环下去，直至堆叠成三维工件。图 1熔融技术原理图：

成型过程,相互作用,熔融技术,热积累

图 1.2 成型过程中的多场相互作用Fig 1.2 Multi-field interactions during forming于壁厚薄，四周被粉末包围，使得在成型过程中的散致型过程的热量积累。热积累必然引起温度的升高，从影响成型质量。这也是选择性激光熔融技术面临的一是多层，加工时间少则几小时，多则好几天。对于薄明显，由于热积累。随着加工层数的升高，必然导致的层温度，且层数越高，层温差越大。如何减缓温度考虑的。光熔融技术成型薄壁件国内外研究现状光熔融技术成型的主要工艺参数包括：激光功率、扫斑的大小、离焦量、扫描路径、扫描策略和铺粉层厚质量好的薄壁，选择最佳的参数十分有必要。下面将

薄壁件,不锈钢

图 1.3 904 不锈钢薄壁件Fig 1.3 904 stainless steel thin-walled par定时，扫描速度对薄壁成型件成形质量有影和功率结合起来考虑，控制相同的功率，改扫描功率。也就是文献中经常提到的线功率素[27]。同时，扫描速度的大小又会影响到激响到加工过程中温度的变化。SLM 加工是层表面的温度升高。此时，就要相应的调整徐红祥等搭建测温反馈系统，通过监控成型功率和扫描速度，从而改善了成型工件的性，拍摄熔池面积的图像。把控制 CMOS 相，得到不同的功率和速度下熔池的长宽比变

【参考文献】