不銹鋼粉末間接選區(qū)激光燒結的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、選區(qū)激光燒結技術（Selective Laser Sintering，簡稱SLS）可分為間接和直接選區(qū)激光燒結技術，由于其燒結材料來源廣泛、成形工藝簡單和成形件性能較好等優(yōu)點，已經(jīng)成為國內外研究的熱點。對于金屬粉末選區(qū)激光燒結技術來說，國內的研究主要集中在金屬粉末直接激光燒結成形技術上，而對金屬粉末間接選區(qū)激光燒結技術的燒結成形機理、燒結過程中的溫度場和應力場的模擬及各工藝參數(shù)對成形質量的影響等方面研究還不夠充分，不利于該項技術的進一步

2、推廣。針對以上現(xiàn)象，本文從燒結成形機理、有限元數(shù)值模擬和燒結實驗研究三個方面對金屬粉末間接選區(qū)激光燒結進行了深入的研究，具體研究內容如下:
　　首先對選區(qū)激光燒結成形技術的原理與特點和金屬粉末選區(qū)激光燒結技術國內外的研究現(xiàn)狀作了簡要的闡述。然后對SLS間接燒結成形機理進行了研究，通過對激光與粉末顆粒的相互作用和粉末材料的燒結機制兩方面的研究分析，得出了只有液相燒結機制才符合選區(qū)激光燒結過程機理的結論;并從零件的造形、材料的物理特性

3、和燒結工藝參數(shù)三方面對成形制件質量的影響進行了分析。
　　其次研究了燒結成形過程中的特點，對燒結過程中的熱物性參數(shù)和相變潛熱的處理提出了有效的解決辦法;同時提出了混合物的參數(shù)計算方法和模擬過程中單元類型的選擇，在此基礎上，建立有限元單層和多層燒結模型，利用ANSYS軟件中的參數(shù)化語言APDL來實現(xiàn)熱源在粉床表面的加載;并運用生死單元技術，實現(xiàn)多層燒結模型的動態(tài)增長;對溫度場的模擬結果進行分析，總結了整個燒結過程中溫度場的分布規(guī)律。

4、再次在溫度場的研究基礎上，對不銹鋼316L和尼龍PA12混合粉末的應力場進行了模擬，發(fā)現(xiàn)在燒結過程中存在較大的應力和應變，從而會產(chǎn)生翹曲變形，然后在此基礎上設計正交模擬試驗方案，以燒結結束時刻制件的最大翹曲變形量作為研究指標，對燒結過程中的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并同時與316L和環(huán)氧樹脂E-12混合粉末產(chǎn)生的翹曲變形進行對比，發(fā)現(xiàn)后者的翹曲變形明顯小于前者，為實驗研究提供了指導。
　　最后利用激光燒結快速成形系統(tǒng)對金屬粉末316L和環(huán)