【摘 要】
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选区激光熔化(SLM)属于增材制造领域中的一种先进技术,在汽车航空等领域应用前景广泛。它可以制造近终端、终端成形件,但是其成形件表面质量和致密度一直很难达到理想状态。
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选区激光熔化(SLM)属于增材制造领域中的一种先进技术,在汽车航空等领域应用前景广泛。它可以制造近终端、终端成形件,但是其成形件表面质量和致密度一直很难达到理想状态。本课题以GH4169合金为成形材料,以改善SLM成形件表面质量和致密度为目标,系统的研究了工艺参数对于它们的影响。通过设计正交实验方案,首先分别研究各个工艺参数对于样品表面质量和致密度的影响,进而将各工艺参数结合在一起,研究能量输入对于结果的影响,最后对成形件上表面粗糙度和致密度的相互影响关系进行分析。同时对于粉末未熔、过熔、粘附、球化等表面缺陷以及孔洞、未熔合、裂纹等内部缺陷进行了研究。对于SLM成形件上表面质量和致密度的研究结果表明,成形件上表面质量和其致密度主要受到激光功率、扫描速度和扫描间距的影响,而扫描方式对其影响较小。最优工艺参数组合为激光功率大小为320~340 w,扫描速度大小为1000~1200mm/s,扫描间距大小为60μm,铺粉层厚大小为40μm,扫描方式旋转角大小为67°。此时表面粗糙度较小,致密度较高。综合考虑各个影响因素可以得出体能量密度在130 J/mm3~150 J/mm3,搭接率在30~40%时,试样上表面质量较好,致密度较高。对于侧表面的研究结果表明,侧表面主要受到激光功率的影响,在激光功率为300 w时成形件侧表面质量较好。侧表面质量随着侧面倾斜角度的减小而变差,当倾斜角为30°时,侧面出现无法熔合的现象。且同一工艺参数下,成形件上表面质量要普遍好于侧表面质量,侧表面Ra值要比上面Ra值平均高出2.97μm。对比分析上表面质量和致密度,从体能量密度和搭接率两个角度进行研究,发现成形件上表面质量和致密度相互影响,且表面粗糙度Ra值和致密度呈现负相关的规律。
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