选区激光熔化成形区粗糙表面对铺粉质量的影响:离散元模拟

摘要

选区激光熔化中,铺粉质量会极大地影响产品的最终质量.然而,成形区粗糙表面对铺粉质量影响的研究较少.因此,本文以成形区粗糙表面作为新的铺粉基板,通过离散元法,研究铺粉过程中成形区的表面形貌和工艺参数对铺粉质量的影响,并分析铺粉过程中金属粉末在成形区粗糙表面的颗粒动力学和颗粒沉积机制.结果表明,将激光扫描方向与铺粉方向旋转一定角度可有效提高粉末层质量,增加铺粉层厚可减小成形区粗糙表面对铺粉质量的影响.减小搭接率可提高成形区对颗粒的滞留能力,从而使更多的颗粒沉积在成形区,提高粉床填充密度,但是粉末颗粒会与成形区的粗糙表面碰撞,产生颗粒迸溅现象.此外,铺粉过程中,由于成形区粗糙度的增大,成形区粗糙表面上的粉堆产生的强力链、力拱数量多于表面光滑的成形区.在滚轮作用下,力拱断裂导致颗粒重新排列,形成致密的粉末层.在成形区边界处,力拱的产生会最终导致边界处的粉末层出现空斑缺陷.本研究有助于通过优化工艺提高粉床质量.