選區(qū)激光熔化成形往復(fù)掃描工藝研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)是激光快速成形制造(Laser Rapid Prototyping，LRP)中最具發(fā)展的技術(shù)之一。目前 SLM技術(shù)主要存在球化、孔隙、成形效率低等問(wèn)題，這嚴(yán)重制約了 SLM技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
　　本文滿足加工工藝需求，搭建了 SLM激光加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由光纖激光系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、鋪粉裝置系統(tǒng)、三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和工藝軟件等部分組成。特別對(duì)鋪粉裝置上的盒式鋪

2、送粉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高了整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
　　利用該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文對(duì)比了往復(fù)掃描與單向掃描方式對(duì)激光熔凝表面形貌及截面形貌特征的影響。采用熔高樣本方差來(lái)評(píng)價(jià)表面起伏形貌，結(jié)果表明：隨著掃描速度增加，往復(fù)掃描要比單向掃描的熔高樣本方差小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可知往復(fù)掃描能改善熔池形貌特征；采用往復(fù)掃描方式，實(shí)現(xiàn)了不同光斑的能量分布對(duì)熔池形貌的調(diào)控；最后，對(duì)比了半導(dǎo)體窄帶熔覆與往復(fù)掃描環(huán)形光斑熔覆實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用往復(fù)掃描下的熔覆層

3、形貌分布更加均勻。
　　在熔凝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了工藝參數(shù)對(duì) SLM堆積成形質(zhì)量的研究。單道掃描實(shí)驗(yàn)得出了線寬隨激光功率增加而增大，隨掃描速度增加而減??；在單道掃描實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以激光功率、掃描速度、掃描寬度、鋪粉厚度及搭接率為參變量分別進(jìn)行單層掃描搭接成形，評(píng)測(cè)各因素對(duì)成形質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：表面粗糙度隨著激光功率的增加而增加；隨著掃描速度的增加，表面粗糙度是先減小后增大的過(guò)程；當(dāng)掃描寬度從1 mm增加到10 mm，表面粗

4、糙度、沉積層高度隨掃描寬度增加而增加；當(dāng)鋪粉厚度從0.1 mm增加到0.5 mm，表面粗糙度與粉末燒損率隨鋪粉厚度的增加而增加；隨搭接率的提高，表面粗糙度是先減小后增加的過(guò)程，搭接率為30-40％之間獲得表面粗糙度小，成形表面質(zhì)量較高。
　　采用單層優(yōu)化后的工藝參數(shù)，選用往復(fù)正交掃描策略，在激光功率 P=500 W，掃描速度V=1000mm/s，鋪粉層厚 h=0.2 mm，掃描寬度 d=2 mm，搭接率λ=30%參數(shù)下進(jìn)行多層實(shí)體