激光熔絲增材制造工藝特性研究.pdf

1、激光增材制造技術(shù)(又稱“3D打印”)采用材料逐層堆積的方法制造實體零件，具有在單臺設(shè)備上制造出任意復(fù)雜形狀同質(zhì)或異質(zhì)功能結(jié)構(gòu)的潛力，在航空航天、生物工程以及軍事等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。由此，本文提出了以絲材為材料的激光熔絲增材制造技術(shù)，在真空環(huán)境下，對5356鋁合金絲材及Ti-6Al-4V鈦合金絲材激光熔絲增材制造的工藝特性進行研究，并使用紅外熱像儀對其熔絲過程進行實時在線監(jiān)測。分析各工藝參數(shù)對熔覆道表面成形質(zhì)量、組織、性能的影響，并對

2、其溫度場特征進行研究。此外，基于單層單道工藝試驗，對鈦合金進行薄壁件激光熔絲增材制造試驗，研究不同搭接率η條件下，薄壁件成形質(zhì)量、組織、微區(qū)成分及性能；并對薄壁件成形過程中溫度累積效應(yīng)進行分析，為薄壁件成形工藝參數(shù)的優(yōu)化提供技術(shù)及理論支持。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對于鋁合金單層單道激光熔絲而言，研究表明：低掃描速度和送絲速度條件下，熔覆道成形效果較好；基于紅外熱像數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：熔覆道冷卻速率隨掃描速度的增加而增加，隨送絲速度的增加

3、而變??；并對熔覆道寬度及晶粒尺寸進行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)與試驗結(jié)果一致，進而證明紅外熱像反饋數(shù)據(jù)的可靠性。⑵對于鈦合金單層單道激光熔絲而言，對比分析發(fā)現(xiàn)：鈦合金絲材的成形質(zhì)量明顯優(yōu)于鋁合金絲材；由激光功率、掃描速度、送絲速度等工藝參數(shù)的正交試驗可得：P=180W，Vs=6mm/s，Vf=6mm/s為較優(yōu)工藝參數(shù)組合。⑶基于鈦合金單層單道試驗，進行鈦合金薄壁件試驗，結(jié)果表明：當搭接率η=36％時，其成形較好。組織分析可得：薄壁件頂部為細而長的針狀馬