不銹鋼粉末間接選區(qū)激光燒結(jié)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)（Selective Laser Sintering，簡(jiǎn)稱SLS）可分為間接和直接選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，由于其燒結(jié)材料來源廣泛、成形工藝簡(jiǎn)單和成形件性能較好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。對(duì)于金屬粉末選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)來說，國(guó)內(nèi)的研究主要集中在金屬粉末直接激光燒結(jié)成形技術(shù)上，而對(duì)金屬粉末間接選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)的燒結(jié)成形機(jī)理、燒結(jié)過程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的模擬及各工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響等方面研究還不夠充分，不利于該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步

2、推廣。針對(duì)以上現(xiàn)象，本文從燒結(jié)成形機(jī)理、有限元數(shù)值模擬和燒結(jié)實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面對(duì)金屬粉末間接選區(qū)激光燒結(jié)進(jìn)行了深入的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先對(duì)選區(qū)激光燒結(jié)成形技術(shù)的原理與特點(diǎn)和金屬粉末選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要的闡述。然后對(duì)SLS間接燒結(jié)成形機(jī)理進(jìn)行了研究，通過對(duì)激光與粉末顆粒的相互作用和粉末材料的燒結(jié)機(jī)制兩方面的研究分析，得出了只有液相燒結(jié)機(jī)制才符合選區(qū)激光燒結(jié)過程機(jī)理的結(jié)論;并從零件的造形、材料的物理特性

3、和燒結(jié)工藝參數(shù)三方面對(duì)成形制件質(zhì)量的影響進(jìn)行了分析。
　　其次研究了燒結(jié)成形過程中的特點(diǎn)，對(duì)燒結(jié)過程中的熱物性參數(shù)和相變潛熱的處理提出了有效的解決辦法;同時(shí)提出了混合物的參數(shù)計(jì)算方法和模擬過程中單元類型的選擇，在此基礎(chǔ)上，建立有限元單層和多層燒結(jié)模型，利用ANSYS軟件中的參數(shù)化語言APDL來實(shí)現(xiàn)熱源在粉床表面的加載;并運(yùn)用生死單元技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多層燒結(jié)模型的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng);對(duì)溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)了整個(gè)燒結(jié)過程中溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。

4、再次在溫度場(chǎng)的研究基礎(chǔ)上，對(duì)不銹鋼316L和尼龍PA12混合粉末的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)過程中存在較大的應(yīng)力和應(yīng)變，從而會(huì)產(chǎn)生翹曲變形，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)正交模擬試驗(yàn)方案，以燒結(jié)結(jié)束時(shí)刻制件的最大翹曲變形量作為研究指標(biāo)，對(duì)燒結(jié)過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并同時(shí)與316L和環(huán)氧樹脂E-12混合粉末產(chǎn)生的翹曲變形進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)后者的翹曲變形明顯小于前者，為實(shí)驗(yàn)研究提供了指導(dǎo)。
　　最后利用激光燒結(jié)快速成形系統(tǒng)對(duì)金屬粉末316L和環(huán)