不銹鋼具有耐腐蝕性和良好的機(jī)械性能,廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、醫(yī)療器械以及軍事領(lǐng)域。采用傳統(tǒng)的減材制造方式有著成本高、制造周期長(zhǎng)、材料利用率低等缺陷。隨著制造業(yè)的發(fā)展,增材制造利用堆積原理,將激光掃描和快速成型結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)316L不銹鋼的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件成型。目前針對(duì)應(yīng)用增材制造的方法加工316L不銹鋼板料的研究較少,而板料是金屬成形的重要組成部分,316L不銹鋼增材制造板料具有著重要的研究?jī)r(jià)值。由于使用增材制造技術(shù)成型的316L不銹鋼存在著殘余應(yīng)力、球化、裂紋、孔隙等問(wèn)題,往往成型性能比較差。為了更好地分析和解決上述問(wèn)題,本文針對(duì)316L不銹鋼的板材成形性能,通過(guò)分析工藝參數(shù)對(duì)316L不銹鋼板料的性能影響,開展了如下研究:通過(guò)調(diào)整增材制造的工藝參數(shù),以填充激光功率、掃描速度、掃描間距為變量,制備了多組的316L塊體不銹鋼,并根據(jù)成形情況,發(fā)現(xiàn)掃描間距過(guò)小時(shí),會(huì)降低材料制備的成功率。通過(guò)線切割將增材制造的316L不銹鋼塊體切割成單向拉伸、剪切拉伸、平面應(yīng)變拉伸和U型彎曲的試件,并進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn),通過(guò)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析材料力學(xué)性能與制造工藝之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)隨著填充激光功率的增加,材料的力學(xué)性能... 

【文章來(lái)源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

16L不銹鋼材料傳統(tǒng)制造不銹鋼的方法主要是采取真空或者惰性氣氛進(jìn)行粉末冶金燒結(jié)[13]

第一章緒論5位于液面以下一定距離，激光系統(tǒng)的照射使得表面光敏材料的液體迅速凝固，然后承物臺(tái)向下移動(dòng)一段距離使得液體將固化部分的表面完全覆蓋，通過(guò)反復(fù)光固化達(dá)到成形目的。掩膜光刻法如圖1-2(b)所示，與直接光刻法原理基本一樣，區(qū)別在于承物臺(tái)位于液面上方位置，激光系統(tǒng)通過(guò)透鏡照射到承物臺(tái)下方的液面，然后將承物臺(tái)上移，重復(fù)光固化過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)3D打印成型。在SLA過(guò)程中，光源和光敏液體材料這兩項(xiàng)是必備要素，很大程度上，光敏材料限制了波長(zhǎng)在一定范圍的光源。SLA一般采用液體樹脂作為材料，有著很大的優(yōu)勢(shì)，他可以打印任意的傳統(tǒng)工藝難以加工的復(fù)雜零件，并且未加工的樹脂重復(fù)利用率為100%。同樣，SLA存在著很多局限，液體樹脂成型后的性能目前比不上傳統(tǒng)的工業(yè)塑料，且在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)試件收縮，試件老化等問(wèn)題，而且液體光敏樹脂材料的價(jià)格高昂，制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生刺激性氣體。目前，SLA在部分小型零部件生產(chǎn)應(yīng)用較多。(a)(b)圖1-23D立體光刻技術(shù)2)噴墨印刷技術(shù)(Ink-jetPrinting)噴墨技術(shù)在1878年由Lord提出，原理如圖1-3所示，液體粘合劑通過(guò)噴頭將其噴出，然后滾輪將粉末送達(dá)承物臺(tái)，通過(guò)粘合的方式，一層一層重復(fù)粘結(jié)，達(dá)到打印成型的目的。噴墨印刷技術(shù)所用的打印材料一般是固體粉末顆粒如陶瓷、聚合物或者玻璃等等[38-40]，顆粒尺寸一般在50-100μm[41]，噴墨印刷技術(shù)的時(shí)間成型率很高，且可以實(shí)現(xiàn)彩色打印，無(wú)需后處理環(huán)節(jié)，但是由于使用粘合劑進(jìn)行成型，導(dǎo)致印刷的試件強(qiáng)度小，并且精度比SLA技術(shù)低。

第一章緒論6圖1-3噴墨印刷技術(shù)3)選擇性激光燒結(jié)/熔化技術(shù)(SLS/SLM)選擇性激光燒結(jié)/熔融技術(shù)是目前金屬3D打印的重要手段，誕生于20世紀(jì)80年代[42]，起初使用的是低熔點(diǎn)非金屬粉末燒結(jié)，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的發(fā)展，1986年，美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校提出了高熔點(diǎn)粉末直接融化，并申請(qǐng)了專利，1988年，自主研發(fā)成功了世界上第1臺(tái)SLM設(shè)備，它使用30～51μm的預(yù)置粉末材料，通過(guò)精細(xì)聚焦光斑達(dá)到快速熔化的效果，這種方式能直接獲得任何形狀的金屬工程零件[43]。致密度十分接近100%，尺寸精度誤差不超過(guò)20～50μm，表面粗糙度僅為20～30μm[44-45]。選擇性激光燒結(jié)/熔融技術(shù)仍然是基于固體粉末的技術(shù)，它以高密的激光能量作為熱量，在極短的時(shí)間內(nèi)快速融化金屬粉末，然后冷卻快速成型。原理圖如圖1-4所示，在激光工作前，首先在承物臺(tái)鋪上一層粉末，然后通過(guò)激光使得粉末快速融化，未燒結(jié)部分的粉末仍然呈松散狀態(tài)，在一層成型結(jié)束后，承物臺(tái)下降，送粉臺(tái)上升，通過(guò)滾輪將粉末運(yùn)輸?shù)匠形锱_(tái)，再重復(fù)之前的燒結(jié)過(guò)程，如此循環(huán)往復(fù)，直到加工結(jié)束。金屬粉末打印一般在真空或者惰性氣氛的環(huán)境中完成，這樣能夠防止金屬在高溫條件下和氧氣等其他氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[46-47]。選擇性激光燒結(jié)/熔融技術(shù)有著許多優(yōu)點(diǎn)：1)選材廣泛，包括塑料，陶瓷，金屬等等[48-50]；2)未燒結(jié)粉末可以循環(huán)使用，利用率高；3)大功率激光燒結(jié)，成型速度快，提高了生產(chǎn)效率。同樣選擇性激光燒結(jié)/熔融技術(shù)存在著許多缺點(diǎn)，比如在金屬成型過(guò)程中，需要用到高功率的激光，設(shè)備成本高，消耗大；成型的零件尺寸受到機(jī)器尺寸和掃描范圍的制約，構(gòu)件的成型尺寸有限；制備前需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，并且打印完畢后成品一般需要熱處理來(lái)消除殘余應(yīng)力。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3267209