316L間接選區(qū)激光燒結的數值模擬與參數優(yōu)化.pdf

1、間接選區(qū)激光燒結是選區(qū)激光燒結技術（SelectiveLaserSintering，簡稱SLS）的重要發(fā)展方向，因其工藝比較簡便，具有成形精度高、表面質量好的優(yōu)點，在機械、汽車、航天航空及軍工制造業(yè)中應用前景廣闊，日益成為快速成形技術領域的研究熱點。目前國內外對間接SLS技術的研究多集中在雙組元金屬粉末及陶瓷覆膜材料上，對金屬與聚合物混合粉末間接SLS工藝的研究還非常少。本文對316L間接SLS工藝進行了研究，目的在于對其工藝參數進行優(yōu)

2、化，以提高燒結質量。不同于以往主要通過實物實驗來確定及優(yōu)化SLS工藝參數，本課題采用數值模擬技術和正交試驗方法相結合的方案，實現了對間接SLS工藝參數的合理優(yōu)化。本文的主要研究工作如下:
　　 首先，在大量歸納、總結傳統燒結機理的基礎上，對照間接SLS技術的原理與特點，得出間接SLS屬于液相燒結機制的結論;并對比燒結成形件的SEM圖像，分析了間接SLS液相燒結機理的過程與特征。其次，基于ANSYS平臺綜合考慮了熱對流、熱輻射、非

3、線性的熱物性參數與相變潛熱等諸多因素的影響，建立了間接SLS有限元模型。利用APDL語言編程技術實現了激光高斯熱源的移動加載;采用ANSYS“生死單元”技術實現了多層燒結。對多道和多層燒結的溫度場進行了詳實的分析，當溫度場達到穩(wěn)定狀態(tài)時，粉床溫度基本維持在373K，高于聚合物材料環(huán)氧樹脂E-12的軟化點范圍，液相燒結會順利進行。再次，在溫度場模擬的基礎上，利用間接單向耦合法對多道燒結的耦合熱應力場進行了分析，研究了間接SLS的翹曲變形規(guī)

4、律。將熱應力場模擬得出的燒結件翹曲變形云圖與實物燒結實驗的變形圖片對比，發(fā)現兩者的變形趨勢基本一致，從而驗證了上述數值模擬方案的正確性。最后，利用上述研究成果的結論，設計了基于正交試驗方法的間接SLS數值模擬及工藝參數優(yōu)化方案。以燒結件的翹曲變形量為考核指標，優(yōu)化后的316L間接SLS工藝參數為:激光功率12W，掃描間距0.1mm，掃描速度2100mm/s，鋪粉層厚0.1mm，預熱溫度358K。此方案可以用來對實物燒結實驗的工藝參數進行