選區(qū)激光熔化成形往復掃描工藝研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)是激光快速成形制造(Laser Rapid Prototyping，LRP)中最具發(fā)展的技術之一。目前 SLM技術主要存在球化、孔隙、成形效率低等問題，這嚴重制約了 SLM技術的廣泛應用。
　　本文滿足加工工藝需求，搭建了 SLM激光加工實驗平臺。該實驗平臺主要由光纖激光系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、鋪粉裝置系統(tǒng)、三維運動平臺和工藝軟件等部分組成。特別對鋪粉裝置上的盒式鋪

2、送粉的結構進行了設計與調試，提高了整個設備運行的穩(wěn)定性。
　　利用該實驗平臺，本文對比了往復掃描與單向掃描方式對激光熔凝表面形貌及截面形貌特征的影響。采用熔高樣本方差來評價表面起伏形貌，結果表明：隨著掃描速度增加，往復掃描要比單向掃描的熔高樣本方差小兩個數量級，可知往復掃描能改善熔池形貌特征；采用往復掃描方式，實現了不同光斑的能量分布對熔池形貌的調控；最后，對比了半導體窄帶熔覆與往復掃描環(huán)形光斑熔覆實驗，發(fā)現采用往復掃描下的熔覆層

3、形貌分布更加均勻。
　　在熔凝實驗的基礎上，研究了工藝參數對 SLM堆積成形質量的研究。單道掃描實驗得出了線寬隨激光功率增加而增大，隨掃描速度增加而減??；在單道掃描實驗的基礎上，以激光功率、掃描速度、掃描寬度、鋪粉厚度及搭接率為參變量分別進行單層掃描搭接成形，評測各因素對成形質量的影響。實驗結果表明：表面粗糙度隨著激光功率的增加而增加；隨著掃描速度的增加，表面粗糙度是先減小后增大的過程；當掃描寬度從1 mm增加到10 mm，表面粗

4、糙度、沉積層高度隨掃描寬度增加而增加；當鋪粉厚度從0.1 mm增加到0.5 mm，表面粗糙度與粉末燒損率隨鋪粉厚度的增加而增加；隨搭接率的提高，表面粗糙度是先減小后增加的過程，搭接率為30-40％之間獲得表面粗糙度小，成形表面質量較高。
　　采用單層優(yōu)化后的工藝參數，選用往復正交掃描策略，在激光功率 P=500 W，掃描速度V=1000mm/s，鋪粉層厚 h=0.2 mm，掃描寬度 d=2 mm，搭接率λ=30%參數下進行多層實體