选择性激光熔融薄壁件成型工艺参数及影响因素研究

论文摘要

选择性激光熔融技术能够直接快速成型致密的金属零件,已经成为国内外研究的热点之一。薄壁零件重量轻、节省材料、结构紧凑等,广泛应用于生产生活中;为了制造出精细适合的薄壁零件,在自主研发快速成型设备上进行了选择性激光熔融(SLM,Selective Laser Melting)成型薄壁零件的工艺实验研究。首先,通过实验分析了在脉冲激光模式下,选择性激光熔融中不同脉冲时间、激光功率、扫描速度等对单熔道成型效果的影响。接着使用优化后的参数,成型10 mmx10 mmx12 mm的长方体物块,并对加工时每层表面的温度进行监测。结果表明:温度会随着成型层的增加而增加,作用时间越长,温度升高的越快。计算出成型的长方体功件的相对致密度达到86%。在单道的基础上,成型了单道直线堆积、多道直线堆积以及单道倾斜堆积薄壁零件。获得了最小壁厚为70μm的薄壁零件,并成型了0.1 mm和0.2 mm壁厚的多道薄壁零件,壁厚尺寸绝对误差可以控制在30μm以内,对理论壁厚与实际壁厚进行讨论。在光学显微镜下观察了薄壁件的表面及侧面,并对薄壁零件在成型过程中产生的粉末粘附现象进行了分析。对于倾斜薄壁件,成型极限角度为25°。最后对网格零件和弧形薄壁件进行了初步的研究。论文结尾探讨了当前SLM技术成型薄壁零件的一些问题,提出使用分层成型,分区扫描方法的可行性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题背景与意义
•   1.2 选择性激光熔融技术
•     1.2.1 选择性激光熔融技术原理
•     1.2.2 选择性激光熔融技术成型薄壁件工艺特点
•   1.3 选择性激光熔融技术成型薄壁件国内外研究现状
•   1.4 本文研究的内容及意义
• 第二章 研究设备及材料
•   2.1 实验设备
•     2.1.1 激光器的选择
•     2.1.2 光路系统
•     2.1.3 机械单元及软件系统
•     2.1.4 气体循环装置
•   2.2 实验材料
•   2.3 测试设备
•   2.4 本章小结
• 第三章 选择性激光熔融单道工艺参数的研究
•   3.1 脉冲激光与连续激光
•   3.2 脉冲激光模式下激光功率的测量
•   3.3 实验与方法
•     3.3.1 相同作用时间、不同功率、不同扫描速度下的单道
•     3.3.2 相同功率、相同扫描速度、不同作用时间下的单道
•   3.4 开关光延时设置
•   3.5 本章小结
• 第四章 脉冲激光模式下成型件的致密度及温度测量
•   4.1 工件相对致密度的测试方法与结果
•   4.2 成型温度
•     4.2.1 测温装置原理图
•     4.2.2 成型层温度数据采集
•     4.2.3 成型层温度数据处理
•     4.2.4 不同成型层温度变化规律
•     4.2.5 不同作用时间下成型层温度数据处理
•   4.3 本章小结
• 第五章 不锈钢薄壁零件的成型研究
•   5.1 单道竖直薄壁件成型
•     5.1.1 激光功率对成型薄壁件的影响
•     5.1.2 扫描速度对成型薄壁件的影响
•     5.1.3 脉冲作用时间对成型薄壁件的影响
•     5.1.4 铺粉层厚和离焦量对成型薄壁件的影响
•   5.2 多道竖直薄壁件成型
•   5.3 薄壁网格结构的初步探究
•   5.4 倾斜薄壁件成型
•     5.4.1 等倾薄壁件的成型原理及理论分析
•     5.4.2 等倾薄壁件的成型及显微结构分析
•   5.5 变倾斜角薄壁件成型
•     5.5.1 变倾薄壁件的成型原理及理论分析
•     5.5.2 不同半径下弧形薄壁件的角度随层数变化规律
•     5.5.3 变倾角薄壁件的成型
•   5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 金强强

导师: 袁自钧

关键词: 选区激光熔化,脉冲激光,薄壁零件,不锈钢

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,金属学及金属工艺,无线电电子学

单位: 合肥工业大学

分类号: TG665;TN249

总页数: 69

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