選區(qū)激光熔化成形鎳基合金結(jié)構(gòu)的工藝研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技術(shù)是增材制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，該技術(shù)以高能量激光束為能量源，通過(guò)對(duì)二維選擇性熔化，累加成形三維實(shí)體，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，在加工復(fù)雜形狀金屬零件時(shí)，利用“降維”的方式，將復(fù)雜三維實(shí)體通過(guò)二維掃描分層成形，不受加工位置的限制，成形工藝簡(jiǎn)單、適用性廣。當(dāng)前，SLM技術(shù)已廣泛用于航空航天、汽車、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，但研究多集中于不銹鋼與鈦合金粉末，對(duì)鎳基高溫合金直接成形研究較少

2、，其熔化成形特性、工藝控制與優(yōu)化、結(jié)構(gòu)成形工藝等有待深入探討。
　　本文采用Ni60粉末為成形材料，對(duì)選區(qū)激光熔化技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)研究。首先，利用有限元軟件對(duì)成形過(guò)程溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，確定了激光能量與單層粉末熔深的映射關(guān)系。其次，通過(guò)單道單層成形實(shí)驗(yàn)對(duì)激光頻率、脈沖寬度、掃描速度、離焦量進(jìn)行單因素分析，得到了各參數(shù)對(duì)熔道成形尺寸的工藝規(guī)律;研究了軌跡搭接率與傾斜角度對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律;確定了不同工藝參數(shù)下線能量輸入與粉末成

3、形規(guī)律之間的關(guān)系，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析獲得了各參數(shù)對(duì)成形穩(wěn)定性的影響程度;最后，通過(guò)優(yōu)選的工藝參數(shù)，對(duì)典型樣件進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)，得到了成形精度良好的特征結(jié)構(gòu)，并對(duì)沉積材料的硬度、微觀組織、致密性等指標(biāo)進(jìn)行了分析測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明:當(dāng)搭接率為50％時(shí)，相鄰熔道間搭接緊密，成形質(zhì)量最佳;當(dāng)成形傾斜結(jié)構(gòu)與水平夾角大于33°時(shí)，所成形的傾斜結(jié)構(gòu)不易出現(xiàn)變形、下陷等缺陷;正交分析表明，對(duì)成形質(zhì)量的影響順序依次為掃描速度＞脈沖寬度＞激光頻率;