镍铁金属粉末选区激光熔化工艺研究

采用镍铁金属粉末进行选区激光熔化试验,研究工艺参数对镍铁粉末成形性的影响。通过单层单道、单层多道扫描试验,分析了激光电流、脉冲宽度、扫描速度、激光频率、铺粉厚度、扫描间距等工艺参数对单层单道、单层多道扫描质量的影响。以此为基础,研究了不同工艺参数对多层多道扫描质量的影响,并对不同工艺参数下的试样形貌加以观察和分析,最终确定镍铁金属粉末选区激光熔化成形的优化工艺参数匹配。     

选区激光熔化工艺参数对GH4169成型件致密度的影响

选用GH4169镍基合金粉末,通过调整选区激光熔化中的扫描间距B、激光电流I、扫描速度V、铺粉厚度d等主要工艺参数,制得不同的SLM成型件。同时对不同参数下的成型件进行金相二值化形貌观察并绘制相应的致密度曲线,分析了SLM工艺参数对GH4169成型件致密度的影响规律。优化工艺参数组合为激光电流140A,扫描速度150 mm/min,扫描间距0.35 mm,铺粉厚度0.15 mm,脉冲宽度5.5 ms,激光频率12 Hz,此时致密度达98.45%。     

激光烧结工艺参数对Fe-16%Ni合金致密度的影响

采用激光烧结成形技术研究了不同工艺参数对Fe-16%Ni金属粉末选区激光烧结成型件微观结构和致密性的影响。结果表明,随着脉冲宽度、扫描速度和铺粉厚度的增加,烧结后试样的密度先增加然后减少,随着扫描间距的增加,烧结后试样的密度减小。当脉冲宽度0.7 ms,扫描速度1000 mm/min,铺粉厚度0.15 mm,扫描间距0.15 mm时,烧结成型件成型质量较好。     

钛合金粉末的选择性激光熔化表面质量研究

通过优化实验方法,采用在钛片上进行钛合金粉末Ti6Al4V(TC4)的选择性激光熔化(SLM)单道扫描成形正交实验,在钛基板上进行单层SLM的正交实验。将打磨过的单道钛板在金相显微镜下进行观察,运用环境扫描电镜(ESEM)对SLM的单层进行分析。结果表明,在相对较高的激光功率以及低的扫描速度下,熔道的润湿角较小,宽度较大,且具有很好的连续性,单层轨迹具有很好的搭接性,整个熔化层较为平整,球化现象较少。最终确定最优参数为扫描速度20 mm/s,扫描间距0.07 mm,铺粉厚度0.07 mm,激光功率95 W,扫描方式为跳转变向,制备出的成形面质量较好。     

镍铝金属粉末选区激光熔化工艺研究

研究了激光电流、激光脉宽、激光频率、扫描速度和扫描间距对单层单道扫描、单层多道扫描的影响。确定了较佳的工艺参数范围,为随后的多层多道扫描及块体成型件奠定了基础。通过多层多道扫描试验研究,研究了各工艺参数对块体形貌及表面质量的影响,最终得到了适合此镍铝金属粉末选区激光熔化成型的最佳工艺参数。     

激光选区熔化Ti-6Al-4V合金工艺参数对致密度及显微硬度的影响

采用正交试验研究了激光功率(325W、300W、275 W)、扫描速度(1200 mm/s、1000 mm/s、800 mm/s)、扫描间距(0.14、0.13、0.12 mm)及铺粉层厚(0.04、0.03、0.02 mm)对激光选区熔化成形Ti-6Al-4V钛合金致密度及显微硬度的影响。结果表明:影响致密度的因素主次顺序为激光功率、扫描间距、铺粉层厚、扫描速度;而影响显微维氏硬度的因素主次顺序为铺粉层厚、扫描速度、激光功率、扫描间距。此外,在铺粉层厚为0.03 mm条件下成形的Ti-6Al-4V试块致密度整体较高。考虑工艺参数对Ti-6Al-4V合金致密度及显微维氏硬度的影响,获得最佳工艺参数组合激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉层厚分别为325 W、1000 mm/s、0.12 mm、0.02 mm。     

Ni60粉末选区激光熔化微金属结构成形工艺研究

通过对激光频率、扫描速度以及脉冲宽度进行单因素分析试验,研究了各工艺参数对熔道成型尺寸影响规律。进而研究了Ni60粉末选区激光熔化成形微结构金属的工艺方法。结果表明:不同工艺参数对熔道成型尺寸的影响不同。优化的工艺参数制备出的成型件较好。     

覆膜宝珠砂激光烧结工艺影响因素的优化研究

为了更有效的降低砂型铸造成本,针对覆膜砂的激光烧结工艺,采用正交试样法从激光功率、预热温度、扫描速度和铺粉层厚等方面对最佳激光烧结工艺参数进行优化研究。得到最佳激光烧结工艺参数:激光功率21 W、预热温度80℃、扫描速度1 000 mm/s、铺粉厚度0.2 mm。     

选择性激光熔化中基于最小能量理论的参数优化研究

为了减小选择性激光熔化过程中的能量消耗,建立三维瞬态温度场模型,设置激光功率为2000W、光斑半径为4mm、扫描速度30mm/s;对单烧结道截面温度场进行研究,经过ANSYS仿真和MATLAB分析得到温度在径向深度方向呈高斯分布、径向宽度方向呈指数分布规律,在保证成型件质量的前提下结合最小能耗原则得出扫描间距为1.3mm;最后通过双烧结道的温度场模拟验证扫描间距设置的合理性,并通过相邻烧结道熔池截面模型确定铺粉层高为0.17mm,为选择性激光熔化过程中考虑能量消耗条件下的工艺参数优化提供了一种方法。     

基于SLM的工艺参数对TC4合金成形件性能的影响

以Ti-6Al-4V(TC4)粉末为材料,采用正交试验方法,主要研究激光功率、扫描速度和扫描间距等工艺参数对TC4合金粉末的SLM成形件的质量、微观组织及力学性能的影响,并引入能量密度来确定TC4粉末的SLM最优工艺成形域。结果表明,随着能量密度增加,TC4合金粉末的SLM成形性能先变好后变差,而其最优的工艺成形域是激光功率为400W,激光扫描速度为800~2 200mm/s,扫描间距为0.08mm,铺粉厚度为0.05mm。     

基于SLS技术的精铸蜡粉烧结件翘曲变形研究

对翘曲变形产生的根本原因进行了分析。通过大量的精铸蜡粉烧结实验,研究了激光功率、扫描速度、预热温度和铺粉厚度对翘曲变形的影响,叙述了制件翘曲程度和工艺参数之间的关系。采用正交试验方法研究了精铸蜡粉选择性激光烧结成型工艺,得到了减小烧结前期翘曲变形的最佳工艺参数。结果表明,烧结前期最佳工艺参数为预热温度50℃、扫描速度1200 mm/s,激光功率18 W、铺粉层厚0.15 mm。     

多组分铜基金属粉末选择性激光烧结成形的工艺研究

对多组分铜基金属粉末(组分包括纯Cu,预合金CuSn和CuP)进行了选择性激光烧结试验,其成形机制为粉末部分熔化状态下的液相烧结机制.研究了激光功率、光斑直径、扫描速率、扫描间距、铺粉厚度等工艺参数对粉末激光烧结致密化的影响.为便于整体调控激光烧结过程,本文将各工艺参数综合为"能量体密度"这一个参数,结果表明,增加激光功率或减小扫描速率能增加液相生成量,且利于液相的铺展和流动,进而提高润湿性和烧结性;扫描速率越高,则越易引起"球化"现象.减小铺粉厚度有利于获得较好的层间结合,并提高烧结致密度;若铺粉厚度过小,会降低铺粉均匀性,进而有损层间结合性.减小扫描间距使烧结线从断续分布转变为较为平整的结合状态,进而提高烧结致密度.当能量体密度增至一临界值(约0.15 kJ/mm3)时,烧结致密度有显著提高;但若增至过高(大于0.30 kJ/mm3),烧结致密度则呈下降趋势.     

选区激光熔化316L扫描特征参数对表面形貌影响

为研究不同扫描特征参数组合对选区激光熔化(selective laser melting,SLM)表面形貌的影响,以316L不锈钢粉末为例,进行介观尺度的单层双道数值模拟研究.基于离散元法建立单层的粉床数值模型.使用流体体积法对粉床受热部分粉末的熔化过程中的熔化、流动和凝固过程进行计算.考虑激光功率、扫描速度和扫描间距3个扫描特征参数,设计并进行正交试验,从熔道形貌特征和熔道宽度2个方面研究所选扫描特征参数对成形件表面的熔道形貌影响.依据数值模拟中的参数进行实际打印及形貌观察试验,验证数值模拟的有效性.结果表明,在313～500 J/m的线能量密度和50～90μm的扫描间距范围内,可以得到平整连续局部缺陷少的熔道形貌,且该区间内的参数组合依次线性对应;对熔道形貌的完整性影响由大到小依次为扫描速度、扫描间距和激光功率.     

塑料粉末选择性激光烧结成型精度实验研究

采用正交方差分析法,对塑料粉末进行了烧结成型实验,实验发现,激光功率对烧结件密度的影响最大;而在对尺寸精度的影响上:对于X、Y平面方向,铺粉层厚的影响最大,在Z方向上,预热温度影响最大.通过对工艺参数影响规律的综合考虑,得到了激光烧结最佳工艺参数组合为,铺粉厚度0.15 mm,扫描速度1 600 mm/s,预热温度75 ℃,激光功率12 W.     

ZL114A铝合金激光选区熔化成形工艺

以ZL114A铝合金粉末为研究对象,主要研究激光选区熔化(SLM)成形主要工艺参数如激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度等对ZL114A成形试样致密度的影响。结果表明,SLM成形ZL114A合金试样的致密度随着激光功率的增大而增大;而随着扫描速度的增大,试样的致密度则呈现先增大后减小的趋势;当激光功率为450 W,扫描速度为2 000 mm/s,扫描间距为0.09 mm,铺粉厚度为0.05 mm时,试样致密度最大可达到99.92%,其SLM沉积态合金的常温平均抗拉强度为402.7 MPa,伸长率为6.0%。进一步引入能量密度模型,综合表征能量输入与试样致密度之间的作用关系,当能量密度在35～100 J/mm~3范围内,其致密度均可达99%以上。     

激光快速成型用覆膜砂工艺参数研究

对铸造覆膜砂的激光快速成型进行了试验研究。系统研究了澈光功率、扫描速度、预热温度、铺粉厚度等工艺参数对成型试样质量的影响。结果表明：获得铸造用激光快速成型砂型试样的最佳工艺参数为；激光功率21W，扫描速度900mm/s，预热温度70℃，铺粉厚度0．2mm。     

45钢激光淬火工艺优化及性能

利用LSSK-009型数控激光熔覆机对45钢进行激光淬火,通过正交试验方法优化了激光淬火工艺参数,研究了离焦量、电流、扫描速度等工艺参数对45钢表面硬度的影响。结果表明:影响45钢表面硬度的主要因素是离焦量,其次是电流;最佳的激光淬火工艺参数为离焦量22.5 mm、电流210 A、扫描速度300 mm/min;45钢经最佳激光淬火工艺,搭接率为44%的多道扫描激光淬火处理后,由表及里依次为完全相变硬化层、热影响区和基体,其中完全相变硬化层的组织为针状马氏体和残留奥氏体,深度为0.48 mm,宽度为1.15 mm,硬度为842 HV0.2,比45钢整体淬火提高18%,热影响区的组织由完全马氏体逐渐转变为珠光体和铁素体组织,厚度为0.1~0.2 mm,硬度从823 HV0.2到438 HV0.2呈梯度分布;相邻道与道之间的表面硬度从842 HV0.2到450 HV0.2呈梯度分布,热影响区宽度为0.3 mm。     

基于SLS技术的精铸蜡粉成型件尺寸精度研究

分析了选择性激光烧结成型精度的影响因素。采用正交试验方法,对精铸蜡粉进行了烧结成型试验,对影响烧结件尺寸精度的四个主要因素进行了分析,并得到最佳工艺参数及在此工艺下的修正系数。结果表明:随着激光功率的提高,试件收缩率呈加大趋势;随着扫描速度、预热温度和铺粉厚度增加,试件收缩率呈降低趋势。最佳工艺参数为:激光功率12 W、预热温度45℃、扫描速度1 500 mm/s、铺粉层厚0.2 mm,此工艺下水平方向修正系数为1.000 2,竖直方向修正系数为1.002。     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

CVD金刚石膜激光平整化效率和粗糙度

对化学气相沉积(CVD)多晶金刚石膜进行激光平整化的正交试验,使用场发射环境扫描电子显微镜(SEM)进行形貌分析,激光共聚焦扫描显微镜测量线粗糙度R_a、面粗糙度S_a和切缝锥度,分析激光参数对CVD膜平整化的影响。结果表明:影响切缝锥度的因素依次为脉冲宽度、脉冲频率、进给速度和激光电流,影响线粗糙度R_a的因素依次为进给速度、激光电流、脉冲频率、脉冲宽度。正交试验优化后,当激光电流为64 A、脉冲宽度为400 μs、脉冲频率为275 Hz、进给速度为100 mm/min时,可获得最佳的切槽表面形貌。采用该优化参数进行面扫描,测得面粗糙度S_a为11.7?μm;进一步增加入射角度至75°时,面粗糙度S_a降低至1.9 μm,实际去除效率达到1.1 mm3/min。