316L不銹鋼激光快速成型的溫度累積效應(yīng)的研究.pdf

1、激光快速成型是結(jié)合激光熔覆技術(shù)和快速原型技術(shù)而發(fā)展出的新型先進(jìn)制造技術(shù)。該技術(shù)能夠自由、快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出復(fù)雜的實(shí)物工件，因而被廣泛應(yīng)用在航空、航天、機(jī)械、汽車等先進(jìn)制造領(lǐng)域。
　　激光快速成型中，熱效應(yīng)是影響成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素和突出難點(diǎn)，特別是當(dāng)使用大光斑高功率激光器時(shí)尤為明顯。本課題的研究?jī)?nèi)容圍繞如何控制溫度以成型出尺寸較大、精度較高的成型件而展開(kāi)，取得的主要成果有以下幾點(diǎn)：
　　使用紅外測(cè)溫儀搭建了激光快速成型測(cè)

2、溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔池溫度的實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量。
　　建立了激光快速成型實(shí)體件的有限元模型，詳細(xì)分析了多層多道堆積成型的溫度場(chǎng)分布、熔池熔深、節(jié)點(diǎn)的溫度變化率、溫度梯度等指標(biāo)的變化規(guī)律，指出垂直于基板方向是溫度梯度最大的方向，也是裂紋延伸和枝晶生長(zhǎng)的方向。并且采用檢測(cè)溫度以閉環(huán)反饋降功率的方法控制熔覆溫度，可以實(shí)現(xiàn)較好的效果，得出了一組合適的激光功率值。
　　設(shè)計(jì)九種不同的掃描路徑分別進(jìn)行實(shí)體成型實(shí)驗(yàn)，并使用顯微鏡測(cè)量成型件的表面尺

3、寸，研究了掃描路徑對(duì)宏觀形貌、尺寸精度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，層內(nèi)往復(fù)層間正交掃描的掃描方式溫度梯度較小，表面輪廓的對(duì)稱性和表面平整度均較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以為通過(guò)優(yōu)化掃描路徑以提高成型質(zhì)量提供重要依據(jù)。
　　結(jié)合有限元模擬得出的最優(yōu)激光功率方案以及掃描路徑對(duì)比試驗(yàn)中得出的較好的掃描路徑，完成了溫度控制下的多層多道激光快速成型，制得了形狀均勻、高度較高的長(zhǎng)方體實(shí)體，實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量說(shuō)明在成型過(guò)程中溫度基本穩(wěn)定在1830℃左右，滿足成型的要