大幅面激光选区熔化成型仓流场特性研究

采用Fluent仿真软件,建立多种典型大幅面成型仓结构,通过SpaceClaim软件对建立的大幅面成型仓进行流场抽取,获取激光选区熔化成型仓内部的流体域,并根据成型台面上方位置以及激光镜头下方位置,对多种结构进行流场特性及流场均匀性分析. 研究结果表明,多孔风墙成型仓内部形成稳定均匀的气体流场,在成型台面上方20 mm处,流速为284~308 mm/s;在激光镜头下方位置处,整体保护气体流速为142~175 mm/s;并且内部可以形成一个从进口到出口的循环气流,将没有及时排出的烟尘在多次流动后排出成型仓.     

选区激光熔化成型过程的球化现象研究

为获得高致密及高精度金属零件,弱化甚至消除选区激光熔化快速成型过程的球化现象十分必要。本文从理论上分析金属熔池球化演变机制以及弱化球化的方法,发现熔池的气液界面有使熔池发生球化的倾向;如对上一层基础有一定的重熔量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池以及熔化基础形成的下部熔池,下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用;上部熔池的液固界面为熔液因重力下坠与基板界面形成的液固界面,视熔液与基板的润湿性的好或坏,对熔池球化具有促进或阻碍作用。因此,保证对上一层具有足够的重熔量可有效弱化球化现象。采用铜基合金粉末进行的单道熔池成型以及多层块状金属实体成型实验也验证了上述分析。     

粉体特征对选区激光熔化Al-Si合金成型性能的影响

以Al-12Si、Al-10SiMg、Al-7SiMg、Al-5Si 4种Al-Si合金粉体为研究对象,分别对其颗粒形貌、粒径分布和流动性等物理性能进行了表征。在不同的工艺条件下进行了选区激光熔化（SLM）成型试验,获得了优化后的SLM工艺参数,并对成型后样品的致密度、微观形貌和断口形貌等特征进行了分析,系统研究了颗粒大小、形貌和分布等粉末特征对SLM成型性能的影响规律。结果表明,SLM成型过程中,粉体的颗粒形貌、分布以及流动性等物理特征对材料的成型性能影响很大。粉体的球形度、流动性越好,粒径分布越窄,SLM成型后样品的致密度越高,微观形貌中缺陷越少,成型性能越好。     

选区激光熔化直接成型零件工艺研究

为了提高选区激光熔化成型金属零件致密性与精度,首先对激光扫描单道熔池形成特性进行研究,讨论扫描速度、激光功率对熔池宽度影响,观察到熔池附近无粉区宽度 与熔池宽度 的关系为： = ×（1.5~2）。根据单道熔池成型特性,采用层间错开扫描策略提高零件致密性到近乎100%,显微观察层间与层内熔池搭接紧密。接着成型包括圆柱圆孔等几何单元讨论热影响、原始尺寸对尺寸精度的影响,当光斑补偿 与聚焦光斑直径 满足 时,尺寸精度达到（0.04~0.06）mm。对SLM成型件拉伸强度、延伸率、显微硬度测试分别为636Mpa、15%~20%与HV0. 3 250~285。结果表明,层间错开扫描策略与优化的光斑补偿值对SLM直接成型金属零件的致密性与精度具有较好效果。     

工艺参数对316L不锈钢选区激光熔化成型组织性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了316L不锈钢试样,通过金相观察、硬度试验和拉伸试验,研究了激光功率和扫描速度对试样组织性能的影响.结果表明:316L不锈钢SLM成型件抗拉强度、屈服强度、硬度优于普通成型316L不锈钢,但其塑性稍差;成型件孔隙缺陷的出现是影响其力学性能的关键;随着扫描速度的增加或激光功率的减小,成型件形成孔隙缺陷的几率增加,导致其力学性能呈下降趋势,当激光功率较低且扫描速度较大时,出现粉末未熔化现象,导致其力学性能急剧下降;激光功率为275 W,扫描速度为0.7 m/s时成型件显微组织最优,抗拉强度、屈服强度、断后伸长率及硬度值最佳.     

基于激光选区熔化成型螺杆转子工艺仿真分析

为探究螺杆转子的增材制造方法可行性,以螺杆转子为研究对象,采用正交试验法,通过热力耦合数值模拟,利用Inspire软件对螺杆转子进行了激光选区熔化(SLM)成型仿真模拟,并分析出了一种工艺参数使SLM成型的螺杆转子变形较小且质量较优,模拟验证了方案的可行性。仿真结果表明,在激光功率200 W、扫描速度1.8 m/s、堆积层厚0.09 mm时SLM成型的螺杆转子质量较优,最大变形量为0.596 6 mm,发生在螺杆转子螺旋齿下部外凸齿上,符合形变累积效应;最大等效应力为2.085×10~2 MPa,同样发生在螺旋齿下端面,与实际符合。     

选区激光熔化成型镁合金构件关键技术综述

选区激光熔化成型镁合金构件性能优异且个性化程度高,在工业生产、生物医疗等多个领域具有重要应用意义。首先,对选区激光熔化成型镁合金技术的基本原理与技术特点进行了简要阐释;其次,基于选区激光熔化成型镁合金技术的国内外研究现状,将目前已有研究成果与尚未解决的技术问题进行归纳与总结;再次,对选区激光熔化成型镁合金关键技术进行分析,对主要技术难点及其解决方案进行综述;最后,对选区激光熔化成型镁合金发展趋势进行探讨,指出今后可在以下方面进行深入研究:1)优化现有工艺参数与成型仓风道等机械除尘结构,通过主动抑尘与被动抑尘相结合的方法提高成型质量;2)通过工艺调控减少成型缺陷,制备高性能镁合金构件;3)优化粉末筛分结构,提高成型安全性。     

选区激光熔化成型TC4钛合金的拉伸性能

为实现选区激光熔化成型的TC4钛合金在军用航空上的应用,减小选区激光熔化成型的TC4钛合金垂直沉积方向(XY方向)与平行沉积方向(Z方向)的拉伸性能差异,在室温状态下对选区激光熔化成型的TC4钛合金进行准静态拉伸试验,结果表明选区激光熔化的TC4钛合金两种方向取样的拉伸性能都达到了中国与美国AMS宇航钛合金标准。TC4钛合金沿XY向取样合金的抗拉强度与屈服强度要略高于沿Z方向取样,断后伸长率与断面收缩率略小于沿Z方向取样。合金断口为韧窝特征形貌,与XY方向取样相比,Z方向取样断口剪切唇区域尺寸分布比例略小,纤维区差异不大。     

选区激光熔化直接成型金属零件致密度的改善

为了提高选区激光熔化(SLM)成型金属零件的致密度,对激光扫描单道熔池的形成特性进行了研究,探讨了扫描速度、激光功率对熔池宽度的影响,发现熔池附近无粉区宽度与熔池宽度有直接关系,并分析了激光连续扫描粉末情况下的扫描线间搭接缺陷.根据单道熔池的形成特性,提出采用层间错开扫描策略,该扫描策略将零件致密度提高到近100%,使层间与层内的熔池搭接紧密,SLM成型件的拉伸强度、延伸率、显微维式硬度分别达636MPa、15%~20%和250~285.实验结果表明,层间错开扫描策略对SLM直接成型金属零件的致密度与力学性能有明显的改善.     

基于激光快速成型技术的金属粉末烧结工艺

章详细介绍了金属粉末快速成型的研究现状，分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点，对这些工艺的影响因素进行了讨论。在实验基础上，得到了合理的铁基、镍基F105合金粉末的激光烧结工艺。     

Functionally Gradient Material Laser Rapid Prototyping Technique

The functionally gradient material laser rapid prototyping system is developed based on the increasing material manufacture idea of the rapid prototyping. The system hardware is composed of a 5 kW CO2 laser, a three-dimensional numeric control table, a three-stock-bin coaxial powder delivery device, and an integration operation control desk. The system software is composed of the CAD slicing and scan filling module, materials component distributing design module, and hardware equipment integration drive module. The real time change proportion allocation technique of three metal powders, powder uniform mixing technique, and coaxial powder delivery technique are studied. According to the principle of the output powder cumulative volume invariable in unit time, the real time powder allocation formulae are deduced. The design method of the materials component distributing regularity in the part entity is studied. The gradient change regularity of the face gradient, line gradient, and point gradient is studied. A sort of the file layout of integrating material information and geometry information is brought forward.     

一种新的线扫描快速成型工艺方法

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量．它与一般振镜点扫描完全不同．它使用柱面透镜组将CO2激光器输出的圆光束改变为扇形光束,从点(0．14mm)到最大线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状．保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在30mm／s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结．应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法,可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围．     

基于激光快速成型技术的金属粉末烧结工艺

文章详细介绍了金属粉末快速成型的研究现状 ,分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点 ,对这些工艺的影响因素进行了讨论。在实验基础上 ,得到了合理的铁基、镍基F105合金粉末的激光烧结工艺     

一种新的线扫描快速成型工艺方法(英文)

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型 (SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量 .它与一般振镜点扫描完全不同 .它使用柱面透镜组将CO2 激光器输出的圆光束改变为扇形光束 ,从点 ( 0 .1 4mm)到最大线长 ( 40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状 .保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在 3 0mm/s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结 .应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法 ,可以很大地扩展SLSRP工艺的应用范围     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

激光快速成型系统的误差分析与校正

为进一步完善激光快速成型工艺,并提高快速成型技术的制造精度,对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,提出并实践了一种新的校正算法.该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对,制成校正表,按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.这种算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统,能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正,并且能完全满足规定精度.     

激光快速成型系统中自适应分层算法及实现

在对激光快速成型原理进行介绍的基础上，提出了一种能够根据三维实体轮廓变化情况自动选取分层厚度的自适应分层算法，其特点为：在确定某层的分层厚度时，不需要多次的试切过程，只要利用前一层片截面多边形上各边的顶点坐标，以及与各边相关的三角面片的对应关系和三维实体的点、面、边的拓扑信息，就可以直接计算出下一层满足分层精度要求的分层厚度，可以提高计算效率，在论文中对该算法的实现方法和实验结果进行了介绍。     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

激光选区熔化TC4钛合金疲劳与断裂

分析了激光选区熔化ＴC４钛合金疲劳寿命及其影响因素。研究结果表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳性能与传统的经过退火处理的钛合金性能相当。对断口的疲劳源分析表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳裂纹起源于距离表面最近的制造缺陷,这种制造缺陷多为不规则形状,在缺陷中能够明显地观察到制造过程中产生的层间界线。通过对比分析可知,疲劳源在试样表面以下的位置及其最大跨度尺寸影响着试样的疲劳寿命。目前,制造缺陷仍然是影响激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的主要因素。