SLM成形质量影响因素分析与提高

摘要

选择性激光熔化成形技术是快速成形技术的一种，它是基于分层叠加制造的一项技术。它具有加工工艺简单、设计制造周期短以及材料利用率高等优点。但是由于目前选择性激光熔化技术发展时间尚短，关于其成形件质量的影响因素的全面分析较少，因此展开对选择性激光熔化成形质量影响因素分析与提高的研究是非常有必要的。
　　通过对选择性激光熔化的基础问题进行研究，得出不同激光功率与扫描速度对应的单道熔道宽度，并且提出了一种全新的激光扫描加工方式，然后本文对选择性激光熔化成形中的边缘翘曲问题尝试进行解决，并取得了一定的效果。
　　通过研究实际铺粉厚度与模型切片厚度的关系，结合实验探究不同铺粉层厚对成形件的力学性能与致密度的影响，得出一组最优工艺参数。通过对熔道搭接率的研究发现搭接率在一定范围内对零件的力学性能与致密度影响不大，但是当搭接率过低时，其表面形貌会较差，确定30％为较为合适的搭接率数值。通过对激光功率与扫描速度对成形件力学性能与致密度影响的研究，发现在扫描速度一定的情况下，成形件的抗拉强度随着激光功率的增大而增大，成形件的延伸率随着抗拉强度的增大而降低。总体而言，选择性激光熔化成形件的抗拉强度大于锻件，延伸率略小于锻件。
　　对使用以上实验得出的最佳工艺参数制作出来的成形件进行微观组织分析，发现成形件微观组织晶粒细密均匀，没有明显缺陷，并分别对成形件X-O-Y平面与X-O-Z平面分别进行硬度测量，发现X-O-Y平面的硬度值普遍略微低于X-O-Z平面的硬度值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选择性激光熔化技术产生的背景

1．1．1 选择性激光熔化技术的基本工作原理

1．1．2 选择性激光熔化技术的优势

1．2 选择性激光熔化成形国内外研究进展

1．3 课题目的及意义

1．4 本文研究内容、重点和技术方案

2 实验设备、实验方法与相关实验原理

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 测试设备

2．4 实验方法

2．4．1 拉伸试样尺寸的选定

2．4．2 致密度测量方法

2．4．3 力学性能的测试方法

2．5 工艺软件与控制系统

2．6 影响选择性激光熔化成形件质量的因素

2．6．1 铺粉层质量好坏的保证

2．6．2 成形腔体内含氧量的控制

2．6．3 成形件表面杂质的问题

2．6．4 黑烟问题

2．6．5 机械系统的稳定性

2．7 本章小结

3 选择性激光熔化基础研究

3．1 选择性激光熔化成形中单道熔道成形原理

3．2 单道成形实验参数选取

3．3 单道成形熔道尺寸的研究

3．3．1 单道成形熔道宽度的实验研究

3．3．2 单道成形中熔道的高度分析

3．4 选择性激光熔化激光扫描策略的选择

3．5 边缘翘曲问题的解决尝试

3．6 本章小结

4 选择性激光熔化成形件致密度和力学性能探究

4．1 铺粉层厚对成型件力学性能的影响

4．2 搭接率对成形件力学性能的影响

4．3 激光功率与扫描速度对成形件成形质量的影响

4．4 本章小结

5 选择性激光熔化成形件的微观组织与硬度分析

5．1 成形件的金相分析

5．2 成形件的显微硬度分析

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况