纯铜粉末激光选区熔化成形工艺研究

发布时间：2020-01-30 08:59

【摘要】：本文以提高SLM纯铜成形件的尺寸精度和表面光洁度为目的,研究了激光功率、扫描速度、扫描间距、扫描路径等工艺参量对两者的影响。主要研究内容及结果如下:根据SLM的成形原理,SLM成形件尺寸误差的来源主要有:数据处理误差、加工误差和后处理误差。通过建立数学模型,得到了SLM工艺加工纯铜粉末时所需的最小激光功率约为355W。在因素水平范围内,尺寸绝对误差随激光功率的增大而增大,随扫描速度、扫描间距的增大而减小,三种扫描路径对尺寸绝对误差的影响没有明显差别。影响SLM铜粉成形件尺寸精度因素的主次顺序为:扫描间距扫描速度激光功率扫描路径,获得最小尺寸绝对误差的工艺参量组合为:激光功率360W,扫描速度1050mm/s,扫描间距0.08mm。以轮廓算数平均偏差Ra为评定参数,对成形件上表面粗糙度进行理论研究,建立了上表面粗糙度的理论模型,发现成形件上表面粗糙度由激光功率、扫描速度、扫描间距和铺粉厚度共同决定。在因素水平范围内,成形件上表面粗糙度随激光功率的增大而减小,随扫描速度和扫描间距的增大而增大,扫描路径为orthogonal时,上表面粗糙度值较小。影响SLM铜粉成形件上表面粗糙度因素的主次顺序为:扫描间距扫描速度激光功率扫描路径,获得最小尺寸绝对误差的工艺参量组合为:激光功率380W,扫描速度600mm/s,扫描间距0.05mm,扫描方式选择Orthogonal。将各工艺参量用体能量密度综合表示,得到了体能量密度与尺寸绝对误差和上表面粗糙度的关系趋势图并结合成形件层间形貌特点,将体能量密度分为四个区域,分别是:Ⅰ区为未完全熔化区;Ⅱ区为低能量密度区;Ⅲ区为中等能量密度区域;Ⅳ区为高能量密度区域,分析了各区域内体能量密度的作用机理。在中等能量密度区域的SLM纯铜成形件具有较高成形质量,这为SLM成形纯铜粉末时,工艺参量的选择提供一定依据。
【图文】：

SLM成形的模具

用钛合金打印的飞机机翼内部结构
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF124.3;TG665

【参考文献】

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本文编号：2574648