金属粉末激光选区烧结过程的特征探讨
2012-12-27
自从快速成形技术诞生以来，金属零件的快速制造就成为一个令人瞩目的研究方向[1~3]。其中选区激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）技术因可进行金属零件的快速制造而倍受关注。到目前为止，人们的研究主要集中在高低熔点二种金属粉末混合或在金属粉末中混合某种粘结剂，用较小的激光功率烧结成形金属零件[4~5]，而对用大功率激光直接烧结金属粉末成形金属件研究较少。本文是在以前研究工作的基础上[6~7 ]，从分析烧结现象入手，弄清金属粉末激光直接烧结过程的基本特征，进一步探讨烧结过程的基本规律，使人们对采用大功率激光直接烧结金属粉末成形金属件有一个比较完整而清晰的认识。
在激光束的作用下，靠近能束光斑中心附近，其熔体的表面温度最高，而偏离中心区域越远，其表面温度越低。相应地，对于金属熔体，其表面张力场的分布规律为熔池中心表面附近的表面张力值最低，而熔池边缘附近的表面张力值最高。这样在熔池中就产生了强制对流的机制。在垂直扫描方向的平面内，会产生一定方向流动的多个力偶，如图4所示。根据已有研究成果[8]，表面熔体流速可达8.2m/s。高速流动的熔体不仅加快了金属的传热和传质，而且能将周围的粉末粘接进来。新的粉末进入熔池，使得熔池的不同部分温差加大，熔体流动加快。粉层越厚，粘接粉末越多，成形尺寸不易控制。在沿着扫描方向上，随着激光向前运动，熔池后沿的凝固区有一部分金属来自前方熔化区的回流，回流量的多少主要取决于熔池光斑中心表面的最高加热温度，熔池光斑中心表面温度越高，熔池表面张力梯度越大，熔体的回流量越多。回流量的多少决定了烧结成形结果，其典型的成形结果可能成为：①一串圆球；②粗细不一的烧结线；③光滑的烧结线。作者经过大量的实验表面，只有在适当的工艺条件下，如采用较小的粉层厚度和较大的激光功率，加大光斑中心和熔池后沿的凝固区的温度差，增加了熔池前方熔体的回流量，可以烧结成形光滑的直线
金属粉末的导热系数仅与周围空气的导热系数成正比，而没有金属粉末的导热系数项。这说明金属粉末的导热系数是相当低的。在这种情况下基体不能作为传热体，熔池传热条件的变化影响着凝固组织的形貌，烧结线不存在与基体联生生长的枝晶；组织形态主要是等轴晶。
由于快速制造的零件是依靠一层一层叠加而成的，上下层之间必须牢固粘结，因此二种组织结构交替重复所占的体积是主要的，只有在零件的凸台等起始部分才会出现单个组织形态。
来源 电能质量分析仪 //1000qsw.com/
在激光束的作用下，靠近能束光斑中心附近，其熔体的表面温度最高，而偏离中心区域越远，其表面温度越低。相应地，对于金属熔体，其表面张力场的分布规律为熔池中心表面附近的表面张力值最低，而熔池边缘附近的表面张力值最高。这样在熔池中就产生了强制对流的机制。在垂直扫描方向的平面内，会产生一定方向流动的多个力偶，如图4所示。根据已有研究成果[8]，表面熔体流速可达8.2m/s。高速流动的熔体不仅加快了金属的传热和传质，而且能将周围的粉末粘接进来。新的粉末进入熔池，使得熔池的不同部分温差加大，熔体流动加快。粉层越厚，粘接粉末越多，成形尺寸不易控制。在沿着扫描方向上，随着激光向前运动，熔池后沿的凝固区有一部分金属来自前方熔化区的回流，回流量的多少主要取决于熔池光斑中心表面的最高加热温度，熔池光斑中心表面温度越高，熔池表面张力梯度越大，熔体的回流量越多。回流量的多少决定了烧结成形结果，其典型的成形结果可能成为：①一串圆球；②粗细不一的烧结线；③光滑的烧结线。作者经过大量的实验表面，只有在适当的工艺条件下，如采用较小的粉层厚度和较大的激光功率，加大光斑中心和熔池后沿的凝固区的温度差，增加了熔池前方熔体的回流量，可以烧结成形光滑的直线
金属粉末的导热系数仅与周围空气的导热系数成正比，而没有金属粉末的导热系数项。这说明金属粉末的导热系数是相当低的。在这种情况下基体不能作为传热体，熔池传热条件的变化影响着凝固组织的形貌，烧结线不存在与基体联生生长的枝晶；组织形态主要是等轴晶。
由于快速制造的零件是依靠一层一层叠加而成的，上下层之间必须牢固粘结，因此二种组织结构交替重复所占的体积是主要的，只有在零件的凸台等起始部分才会出现单个组织形态。
来源 电能质量分析仪 //1000qsw.com/
