本文關(guān)鍵詞：金屬選區(qū)激光熔化系統(tǒng)設計及成型工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：選區(qū)激光熔化成型(Selective laser melting, SLM)是在選區(qū)激光燒結(jié)成型(Selective laser sintering, SLS)基礎上發(fā)展起來的直接利用金屬粉末成型金屬零件的快速成型方法。SLM技術(shù)不僅具備SLS技術(shù)成型時的靈活性，與SLS相比，在成型金屬粉末時，SLM可以直接獲得冶金結(jié)合、組織致密同時又具有高尺寸精度的金屬制件，免去了SLS成型后再進行低熔點金屬浸滲的后處理過程，在成型金屬制件中具有明顯的優(yōu)勢。雖然SLM成型在材料選擇、設計自由性以及研發(fā)成本控制等方面具有很大的競爭優(yōu)勢，，但由于其加工時的對設備要求較高以及關(guān)鍵技術(shù)的不穩(wěn)定性，還沒有被大規(guī)模推廣與應用。針對SLM成型的研究還停留在工藝實驗、應用領(lǐng)域探索和設備硬件開發(fā)的階段，對其中涉及的設備結(jié)構(gòu)、工藝控制與優(yōu)化、不同材料的成型機理等還有待深入探討。針對上述問題，本文主要從成型設備以及成型工藝兩個主要方面對SLM技術(shù)進行研究。 SLM成型設備是研究開展的基礎。根據(jù)市場現(xiàn)有SLM資料，自行設計了一套SLM成型設備。針對現(xiàn)有SLM設備鋪送粉結(jié)構(gòu)的不足進行了優(yōu)化改進，采用粉盒式鋪送粉結(jié)構(gòu)，將原本需要兩套運動機構(gòu)完成的兩個動作整合為一個動作，送粉過程的同時完成鋪平。同時對振鏡的掃描精度、Z軸的運動精度以及成型室的保護效果進行了測試，結(jié)果顯示設備的掃描精度在50μm以內(nèi)，Z軸的升降誤差在10μm以內(nèi)，運動精度完全能夠達到成型要求，成型的保護效果也能夠滿足成型加工的需要。 在所設計SLM設備的基礎上，選用316L不銹鋼金屬粉末對成型工藝進行研究。首先對單道熔道成型進行研究，以確定一個較為合理的加工窗口范圍。在單道成型加工窗口的基礎上，設計一組正交試驗，并對正交試驗所得成型面的表面形貌以及表面粗糙度進行分析測試，通過分析正交試驗中各個因素對成型表面質(zhì)量的影響，優(yōu)化得出較為合適的加工參數(shù)。在此基礎上對金屬粉末進行多層成型，得到規(guī)則致密的成型制件。對制件進行顯微硬度測試，結(jié)果顯示所得制件的硬度值較高平均約為370HV，遠高于普通的316L不銹鋼制件。
【關(guān)鍵詞】：選區(qū)激光熔化 鋪送粉結(jié)構(gòu) 正交試驗 表面粗糙度 顯微硬度
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TG665
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 直接金屬快速制造技術(shù)10-12
• 1.2.1 典型直接金屬快速制造方法10-11
• 1.2.2 SLM技術(shù)的研究意義11-12
• 1.3 SLM技術(shù)研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 SLM設備研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 SLM技術(shù)工藝研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本課題擬研究的主要內(nèi)容19-21
• 第2章 SLM設備總體方案設計21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 SLM設備設計方案21-29
• 2.2.1 激光器的選擇21-22
• 2.2.2 掃描光路22-24
• 2.2.3 SLM設備鋪粉結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2.4 SLM設備送粉結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2.5 鋪送粉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化26-28
• 2.2.6 運動控制系統(tǒng)及成型軟件28-29
• 2.3 設備性能測試29-32
• 2.3.1 鋪送粉及成型效果29-30
• 2.3.2 成型室保護效果30-31
• 2.3.3 掃描及運動精度31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 SLM金屬粉末成型機理33-39
• 3.1 金屬粉末熔化成型基本過程33
• 3.2 金屬粉末對能量的吸收33-36
• 3.3 粉末在激光作用下的傳熱36-37
• 3.4 多道多層成型能量輸入條件37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 SLM成型工藝研究39-61
• 4.1 實驗設備39-41
• 4.2 實驗材料41-42
• 4.3 單道成型實驗42-46
• 4.4 多道成型實驗46-56
• 4.4.1 成型過程中的煙霧問題46-47
• 4.4.2 正交試驗47-49
• 4.4.3 成型形貌分析49-50
• 4.4.4 實驗結(jié)果分析50-56
• 4.5 多層成型實驗56-60
• 4.5.1 掃描策略56-57
• 4.5.2 多層成型實驗57-59
• 4.5.3 顯微硬度測試59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間的科研成果67-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧琦林,李延明,馮莉萍,黃衛(wèi)東;激光近形制造技術(shù)[J];電加工;1999年06期

2 魏青松;王黎;張升;趙曉;史玉升;;粉末特性對選擇性激光熔化成形不銹鋼零件性能的影響研究[J];電加工與模具;2011年04期

3 王文峰;白培康;;金屬粉末激光燒結(jié)快速成型技術(shù)的研究[J];工具技術(shù);2007年11期

4 史玉升;黃樹槐;蔡道生;張李超;劉潔;沈其文;;基于粉末材料快速成形的復雜零件和模具制造技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2006年04期

5 張海鷗;王超;胡幫友;蔣疆;鄒海平;王桂蘭;;金屬零件直接快速制造技術(shù)及發(fā)展趨勢[J];航空制造技術(shù);2010年08期

6 沈以赴,顧冬冬,陳文華,楊家林,王洋;CuSn預合金對金屬粉末選區(qū)激光燒結(jié)過程及燒結(jié)體質(zhì)量的影響[J];航空學報;2005年06期

7 吳崢強;來克嫻;;金屬零件選區(qū)激光熔化快速成型技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];紅外與激光工程;2006年S3期

8 尚曉峰;韓冬雪;于福鑫;;金屬粉末激光快速成形技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2010年05期

9 來克嫻;楊永強;張林華;;光纖激光器及其在選區(qū)激光熔化快速原型制造中的應用[J];激光與光電子學進展;2006年03期

10 張冬云;王瑞澤;趙建哲;左鐵釧;;激光直接制造金屬零件技術(shù)的最新進展[J];中國激光;2010年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 魯中良;不銹鋼粉末選擇性激光燒結(jié)/等靜壓復合成形技術(shù)研究[D];華中科技大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊毅;激光直接快速成形金屬零件的機理及工藝研究[D];南華大學;2006年

2 孫大慶;金屬粉末選區(qū)激光熔化實驗研究[D];北京工業(yè)大學;2007年

  本文關(guān)鍵詞：金屬選區(qū)激光熔化系統(tǒng)設計及成型工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：254757