基于溫度場的選區(qū)激光燒結(jié)成型工藝關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、選區(qū)激光燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)是一種以粉末材料為加工對象的快速成型技術(shù)。選區(qū)激光燒結(jié)成型過程中，粉末的預(yù)熱和激光掃描能量輸入是兩項關(guān)鍵技術(shù)。由于粉床表面的預(yù)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(yù)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(dǎo)意義。 首先分析推導(dǎo)了在斜板加平板的預(yù)熱裝置熱輻射下粉床表面各點接受的預(yù)熱熱流密度，建立了粉床預(yù)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(yù)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(shù)一定的情況下，燒結(jié)件的密度僅受預(yù)熱溫度的影響，因此進行了不同預(yù)熱溫度下的燒結(jié)試驗，將試驗結(jié)果進行擬合，獲得了燒結(jié)密度和預(yù)熱溫度的經(jīng)驗關(guān)系式；同時，在所有工藝參數(shù)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(jié)密度分布規(guī)律。由同一層面的密度分布規(guī)律，以及燒結(jié)密度和預(yù)熱溫度的經(jīng)驗關(guān)系式，反推出了粉床表面的預(yù)熱穩(wěn)態(tài)溫度場。 在已

3、建立的預(yù)熱傳熱模型基礎(chǔ)上，對粉床預(yù)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(yù)熱穩(wěn)態(tài)溫度場，結(jié)果與試驗方法得到的預(yù)熱溫度場較吻合。 基于粉床表面的預(yù)熱溫度場不均勻的狀況，從理論上研究了在不同的預(yù)熱溫度下調(diào)整激光能量輸入對燒結(jié)密度的改善，推導(dǎo)了改善燒結(jié)密度的能量調(diào)整公式，并根據(jù)試驗得到了調(diào)整能量密度對燒結(jié)密度改善的經(jīng)驗公式。根據(jù)經(jīng)驗公式調(diào)整工藝參數(shù)，在不同位置燒結(jié)強度試驗件下，測試結(jié)果表明應(yīng)用此方法能有效地改善燒結(jié)件性能。