基于溫度場的選區(qū)激光燒結成型工藝關鍵技術研究.pdf

1、選區(qū)激光燒結成型(SLS)技術是一種以粉末材料為加工對象的快速成型技術。選區(qū)激光燒結成型過程中，粉末的預熱和激光掃描能量輸入是兩項關鍵技術。由于粉床表面的預熱溫度不均勻，成型缸中不同位置的制件性能存在較大的差別。為此本文針對粉床表面的預熱溫度場展開研究，這對SLS工藝的研究具有重要的實際指導意義。 首先分析推導了在斜板加平板的預熱裝置熱輻射下粉床表面各點接受的預熱熱流密度，建立了粉床預熱穩(wěn)態(tài)傳熱物理模型。 采用密度試驗的

2、方法，反推出了粉床表面的預熱穩(wěn)態(tài)溫度場。直接測量粉床表面的溫度存在較大的難度，而在其它工藝參數一定的情況下，燒結件的密度僅受預熱溫度的影響，因此進行了不同預熱溫度下的燒結試驗，將試驗結果進行擬合，獲得了燒結密度和預熱溫度的經驗關系式；同時，在所有工藝參數一定的情況下，進行了同一層面上的密度試驗，得到了同一層面的燒結密度分布規(guī)律。由同一層面的密度分布規(guī)律，以及燒結密度和預熱溫度的經驗關系式，反推出了粉床表面的預熱穩(wěn)態(tài)溫度場。 在已

3、建立的預熱傳熱模型基礎上，對粉床預熱穩(wěn)態(tài)傳熱進行了有限元分析，得到了模擬的粉床表面預熱穩(wěn)態(tài)溫度場，結果與試驗方法得到的預熱溫度場較吻合。 基于粉床表面的預熱溫度場不均勻的狀況，從理論上研究了在不同的預熱溫度下調整激光能量輸入對燒結密度的改善，推導了改善燒結密度的能量調整公式，并根據試驗得到了調整能量密度對燒結密度改善的經驗公式。根據經驗公式調整工藝參數，在不同位置燒結強度試驗件下，測試結果表明應用此方法能有效地改善燒結件性能。