不锈钢金属粉末多道搭接与重熔SLM仿真及成形质量控制

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选区激光熔化作为已经广泛应用于航空航天、汽车运输、生物医疗以及生活的增材制造技术的一种,相比于传统制造业的加工,它具有生产周期短、创新性强、环保、加工线柔性高,可灵活设计不必拘泥于零件的制造工艺新的发展优势。但是其成形件的孔隙率控制和表面粗糙度降低,仍需要进一步研究,满足精加工以及特殊孔隙度要求的成形件。本文通过实验成形单层双熔道、未重熔的立方块、重熔上表面的立方块,并测量所得试样的表面形貌和粗糙度,实验材料为316L不锈钢金属粉末。结合数值仿真熔道搭接和重熔过程,研究单层熔道搭接质量与工艺参数之间的关联,分析熔道成形过程中相互影响的规律,层间搭接与工艺参数之间的关联,从单层熔道搭接到层间搭接,分析工艺参数与孔隙之间的变化规律,以及上表面重熔质量与工艺参数之间的关联,重熔技术降低试样上表面的粗糙度。本文的研究工作包括:(1)利用流体动力学仿真模拟单层熔道之间的搭接关系以及热效应影响,分析在不同激光功率、扫描速度、扫描间距作用下熔池中的反冲压力、马兰戈尼流动等物理现象对熔池熔道演化的影响,得出工艺参数对单层熔道搭接形貌的影响规律。(2)利用流体动力学仿真模拟层间熔道搭接关系以及热效应影响,分析在不同激光功率和扫描速度作用下熔池中的反冲压力、马兰戈尼流动等物理现象对熔道与底层已成形熔道的影响,得出层间熔道搭接形貌的影响规律。(3)利用流体动力学仿真模拟试样上表面重熔,分析在不同激光功率和扫描速度,扫描策略作用下,对粘粉、球化、孔洞等表面缺陷的改善机理,以及重熔后熔道的高度降低,搭接区域的轮廓谷减小,进而使得粗糙度降低的影响规律。(4)通过实验,完成单层双熔道、立方块、重熔上表面的立方块,并采用电镜,观察其表面的微观形貌,分析工艺参数与熔道搭接以及重熔质量之间的关联。(5)采用三维形貌仪,测量立方块的上表面粗糙度,分析工艺参数、微观形貌、表面粗糙度之间的关联,以及变化规律,并且测量得出重熔技术对表面粗糙度降低有效。为探究如何通过改变重熔过程中工艺参数,进一步降低粗糙度奠定基础。
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