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選區(qū)激光熔化成形過程中不同參數(shù)對溫度場的影響(一)

作者:a 來源: 日期:2018-07-10 08:53:25 人氣:41 評論:0 標簽:

導讀: 選區(qū)激光熔化成形技術(SelectiveLaser Melting,簡稱SLM)是近十幾年才發(fā)展起來的新型快速成型(RapidPrototyping)技術。

選區(qū)激光熔化成形技術(SelectiveLaser Melting,簡稱SLM)是近十幾年才發(fā)展起來的新型快速成型(RapidPrototyping)技術。該技術能直接制造形狀復雜、機械性能良好、高精度、致密度近100%的金屬零件,無需或僅需簡單后處理(如噴砂、拋光等)即可直接投入實際使用。SLM的工藝簡單,成型材料范圍廣泛,是最有發(fā)展?jié)摿Φ慕饘倭慵苯映尚图夹g之一。

選區(qū)激光熔化的主要工作原理如圖所示。首先,通過專用的軟件對零件的CAD三維模型進行切片分層,將模型離散成二維截面圖形,并規(guī)劃掃描路徑,得到各截面的激光掃描信息。在掃描前,先通過刮板將送粉升降器中的粉末均勻地平鋪到激光加工區(qū),隨后計算機將根據(jù)之前所得到的激光掃描信息,通過掃描振鏡控制激光束選擇性地熔化金屬粉末,得到與當前二維切片圖形一樣的實體。然后成形區(qū)的升降器下降一個層厚,重復上述過程,逐層堆積成與模型相同的三維實體。

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選區(qū)激光熔化成形的工作原理圖

多層多道溫度場的結果與分析

下圖是奇數(shù)層與偶數(shù)層的溫度云圖。溫度分布與用高速攝像機拍攝的實際溫度分布相似。

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多層多道的溫度場(功率170W;速度15m/min;搭接率為0)

結論:

①沿短邊掃描時的最高溫度略高于沿長邊掃描的最高溫度

短邊掃描時,相鄰掃描道之間掃描時間差比沿長邊掃描的時間短得多,上一道的熔覆線及周圍的被預熱粉床還未完全冷卻,下一道已經開始掃描,可以看到在圖(b)、(d)、(f)前方A區(qū)仍高達1000多度。因此沿短邊掃描時相鄰道之間的預熱作用更明顯,瞬時最高溫度也高于沿長邊掃描時的瞬時最高溫度。

②第1、2層的最高溫度較后面4層高

這與熱量通過底層傳導的快慢有關,隨著成形區(qū)域的增加,底部傳熱的實體增大,激光作用于粉末的能量更容易傳播,因而后面4層的最高溫度較低,但后面四層的整體溫度較前兩層高;當激光加工到第3層時,已加工層的散熱作用與預熱作用趨于平衡,因而最高溫度逐漸趨于穩(wěn)定。


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