激光选区熔化增材制造工艺研究及等离子体电信号分析

发布时间：2020-04-21 04:23

【摘要】：本文自主设计一套激光选区熔化增材制造粉末床装置,对316L粉末激光选区熔化增材制造工艺进行探究,采集了成形过程中的电信号,分析了等离子体电信号特征与单熔道成形特征。在激光选区熔化增材制造中单熔道成形是零件成形的基础,通过控制变量法,优化了不同激光功率、不同扫描速度和不同金属粉末厚度下成形工艺。通过对单熔道宏观成形分析,本文将熔道分为五类:“球化熔道”、“断续熔道”、“缩颈熔道”、“合用熔道”和“过熔熔道”;通过对单熔道截面形状分析,将熔道截面形状分为四类:“球化形”、“浅滩形”、“热导形”和“深熔形”。只有熔道为“合用熔道”且截面形状为“热导形”的熔道成形才是较好的成形。在单熔道成形合适的基材下,选择合适的熔道的间距和合适的工艺参数可以更好控制成形过程。将采集的电信号进行分析,结果表明不同的熔道截面形状对应不同的等离子体电信号时域特征和不同的自相关性特征,因此通过电信号可区分不同SLM成形。当熔道截面中基材没有发生熔化时,对应的电信号为空采信号;当熔道截面形状为“浅滩形”时,时域电信号在极少的时间出现负电压信号;当熔道截面形状为“热导形”时,对应的时域电信号大部分时间出现负电压信号,在少部分时间出现0V电压信号,并且自相关系数分析发现等离子体电信号不出现周期性特征;当熔道截面形状为“深熔形”时,电信号全为负电压信号,未出现0V电压,电信号电压幅值随热输入增大而增大,通过自相关分析,发现此时电信号存在周期性特征,周期随着热输入增大而增大。
【图文】：

流程图,金属零件,工艺原理,流程

图 1-1 金属零件 SLM 工艺原理流程光等离子体等离子体是各种激光加工过程（激光焊接、激光烧结、激光熔中的重要物理现象。在激光加工过程中，由于聚焦的激光光斑，所以当激光照射到母材时，其表层的温度迅速升高并超过母气化现象。金属蒸气原子继续吸收激光能量，物质原子或分子子体[7]。激光束照射到材料上，材料电离出光致等离子体，而过来干扰激光对材料的能量，影响激光对材料的辐照，从而影激光等离子体与激光束之间的相互作用如下几个方面。）激光等离子体对激光能量的吸收作用光在其诱发的光致等离子体传播时，由于激光等离子体被认为介质，等离子体会吸收部分激光能量，使得激光强度会减少[8

激光等离子体,研究方法

光加工过程中，虽然有许多可以抑制等离子体产生的方法，减影响，，但是大部分方法是无法完全消除等离子体。真空激光焊抑制等离子体[14]，由于它工艺复杂，工作环境要求高，应用不消除，只能采用一些方法监测和控制。子体的动态行为通常间接地在一些物理现象中反映，这些物理。等离子体一方面吸收入射激光的能量，另一方面又对外释放同时还有等离子体声波产生，在一定条件下还会出现等离子体现象，产生电场[8]。所以这些信号包含加工过程和成形质量的是激光加工过程实时监测和控制的信息源。通过检测系统检测声信号和电信号等，将这些信号进行数学处理和分析，分析出为。近年来，国内外研究学者对激光等离子体的研究方法有很像分析法、光谱诊断法、光信号探测法、声信号诊断法、电信现的数值模拟法等，如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665

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