选择性激光烧结成形机预热温度的研究

摘要

选择性激光烧结技术（SLS—SelectiveLaserSintering）是一种以粉末材料为加工对象的快速成形（RP—rapidprototyping）技术。选择性激光烧结成形过程中，粉末预热温度是影响制件质量的重要因素之一。但目前SLS系统在预热温度检测的准确性、预热温度场的均匀性及控温的自动化等方面还有待改进。为此，本文就粉末预热温度的检测、控制和预热温度场的均匀性进行研究，主要研究内容和结果如下：SLS系统过去采用了热电偶、红外测温仪测温，但由于单层铺粉厚度通常仅为0.1mm～0.3mm，并且粉末层表面随加工过程不断更新，导致测温效果不太理想。为此，本文研究了影响热电偶、红外测温仪测量粉床表面温度误差的主要因素，并给出了误差补偿方法。SLS烧结件的质量与很多因素相关，预热温度场的均匀性就是其中一个重要因素。本文通过分析预热时加热管辐射热流密度的大小、分布和粉床粉末散热的不均匀性，找出了粉床预热温度场均匀性的影响因素，并且给出了改善预热温度场分布的方法和措施，如针对不同的加热管设置不同的加热目标温度、加热管系数补偿等，使得整个粉床温度场的不均匀度控制在3℃以内。原有的温度控制软件，当温度变化时，都需手动设置目标温度，且烧结截面突变时需凭经验改变加热管加热强度，这不仅给工作人员带来一定的不便，而且会造成粉末温度超出所需范围。因此本文研究并开发了全自动控温软件，通过实践证明，本文开发的全自动控温软件使整个温控过程完全自动化，不需人工干预，减少了工作人员的工作量，提高了自动化程度。