激光熔覆直接制造不锈钢零件的工艺与性能研究

摘要

激光直接制造技术（DLF）是在激光熔覆技术的基础上，结合快速原型制造的特点发展起来的一种先进制造技术。本文根据当前激光直接制造技术中出现的一些常见问题，结合现有实验条件，对激光熔覆直接制造不锈钢零件的工艺进行了详细的分析探讨，并研究了激光直接制造路径填充模式对零件力学机械性能的影响。 首先，本课题提出了激光直接制造不锈钢零件的总体实验方案，具体了分析了制造工艺流程，给出了激光直接制造系统的结构组成，并阐述了相关的工作原理。整个激光直接制造系统分为激光直接制造软件系统、硬件系统和送粉系统三大子系统。 工艺研究是激光直接制造不锈钢零件的基础部分。本课题从提高成型零件的精度和性能出发，详细研究了激光功率、扫描速度、搭接量、Z 轴增量、送粉速率等工艺参数对成型尺寸、成型质量的影响，同时给出了硬件系统对激光直接制造不锈钢零件成型质量的影响。结果表明：要获得较好的成型质量，搭接量应大于光斑半径，激光功率、扫描速度、送粉速率和Z 轴增量存在着最佳匹配值。 最后，通过拉伸实验和对拉伸试样的断口分析，研究了激光直接制造不锈钢零件的力学机械性能和断裂机理，分析了不同路径填充模式对力学性能的影响，同时对激光直接制造零件的缺陷成因及对性能的影响进行了讨论。结果表明：激光熔覆直接制造不锈钢零件力学性能等于甚至优于相同成分的锻造零件；激光直接制造的金属拉伸试样为韧性断裂；激光功率密度偏小和氧化现象是导致缺陷的主要原因。本研究为进一步优化激光直接制造技术工艺参数、加速激光直接制造技术在实际生产中的应用提供了参考价值和指导意义。