基于激光选区熔化成型螺杆转子工艺仿真分析

为探究螺杆转子的增材制造方法可行性,以螺杆转子为研究对象,采用正交试验法,通过热力耦合数值模拟,利用Inspire软件对螺杆转子进行了激光选区熔化(SLM)成型仿真模拟,并分析出了一种工艺参数使SLM成型的螺杆转子变形较小且质量较优,模拟验证了方案的可行性。仿真结果表明,在激光功率200 W、扫描速度1.8 m/s、堆积层厚0.09 mm时SLM成型的螺杆转子质量较优,最大变形量为0.596 6 mm,发生在螺杆转子螺旋齿下部外凸齿上,符合形变累积效应;最大等效应力为2.085×10~2 MPa,同样发生在螺旋齿下端面,与实际符合。     

基于各向异性热导率设置的选区激光熔化成形过程仿真分析

针对选区激光熔化(SLM)工艺下零件中高残余应力问题,同时考虑到打印过程中熔池对流效应,本文通过设置各向异性热导率材料参数,利用有限元方法对Inconel 718合金粉末SLM成形过程中的温度场和应力场进行模拟,分析了基板预热温度对成形件残余应力的影响。结果表明,选择合适的各向异性热导率增强系数可显著提升温度场的仿真精度,并且越靠近热源中心区域,温度梯度越大;在应力方面,高应力区域集中分布于成形件上表面,最大残余应力位于成形件与基板的交界处,此处易发生开裂变形;采用基板预热方式能改善成形件中残余应力分布,随着预热温度提升,最大残余应力降低,成形件上表面高应力分布区域减小。     

选区激光熔化直接成型零件工艺研究

为了提高选区激光熔化成型金属零件致密性与精度,首先对激光扫描单道熔池形成特性进行研究,讨论扫描速度、激光功率对熔池宽度影响,观察到熔池附近无粉区宽度 与熔池宽度 的关系为： = ×（1.5~2）。根据单道熔池成型特性,采用层间错开扫描策略提高零件致密性到近乎100%,显微观察层间与层内熔池搭接紧密。接着成型包括圆柱圆孔等几何单元讨论热影响、原始尺寸对尺寸精度的影响,当光斑补偿 与聚焦光斑直径 满足 时,尺寸精度达到（0.04~0.06）mm。对SLM成型件拉伸强度、延伸率、显微硬度测试分别为636Mpa、15%~20%与HV0. 3 250~285。结果表明,层间错开扫描策略与优化的光斑补偿值对SLM直接成型金属零件的致密性与精度具有较好效果。     

掺杂铝合金激光选区熔化成形研究进展

激光选区熔化成形(selective laser melting, SLM)是制造轻量化、一体化铝合金结构的潜在方法,因具有材料利用率高、生产周期短和成形精度高等优点在航空航天等领域受到广泛关注。目前实现工程应用的SLM成形铝合金种类少,且成形部件力学性能低,已成为制约其发展的主要问题。为进一步提高铝合金性能,掺杂铝合金SLM成形已成为中外研究热点。对金属元素和陶瓷颗粒对SLM成形铝合金致密度、显微组织和力学性能的影响等方面的研究内容进行总结和分析,对掺杂铝合金SLM成形未来发展方向进行展望。     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

选区激光熔化成型过程的球化现象研究

为获得高致密及高精度金属零件,弱化甚至消除选区激光熔化快速成型过程的球化现象十分必要。本文从理论上分析金属熔池球化演变机制以及弱化球化的方法,发现熔池的气液界面有使熔池发生球化的倾向;如对上一层基础有一定的重熔量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池以及熔化基础形成的下部熔池,下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用;上部熔池的液固界面为熔液因重力下坠与基板界面形成的液固界面,视熔液与基板的润湿性的好或坏,对熔池球化具有促进或阻碍作用。因此,保证对上一层具有足够的重熔量可有效弱化球化现象。采用铜基合金粉末进行的单道熔池成型以及多层块状金属实体成型实验也验证了上述分析。     

大幅面激光选区熔化成型仓流场特性研究

采用Fluent仿真软件,建立多种典型大幅面成型仓结构,通过SpaceClaim软件对建立的大幅面成型仓进行流场抽取,获取激光选区熔化成型仓内部的流体域,并根据成型台面上方位置以及激光镜头下方位置,对多种结构进行流场特性及流场均匀性分析. 研究结果表明,多孔风墙成型仓内部形成稳定均匀的气体流场,在成型台面上方20 mm处,流速为284~308 mm/s;在激光镜头下方位置处,整体保护气体流速为142~175 mm/s;并且内部可以形成一个从进口到出口的循环气流,将没有及时排出的烟尘在多次流动后排出成型仓.     

激光选区熔化AlMgScZr/AlSi10Mg工艺及性能

开展了含钪铝合金/铝合金多材料激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形研究,分析工艺参数对微观结构和宏观性能的影响.采用HK125型激光选区熔化成形设备,优化激光功率和扫描速率正交窗口,获得多材料样件界面结合最优的体能量密度为117.6 J/mm3.通过光镜观察和能谱仪(energy ...     

选区激光熔化Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究进展

选区激光熔化(selective laser melting, SLM)技术具有一体化快速制备复杂和高精度零件的能力,在航空航天等工业生产中有巨大的发展潜力。高强铝合金是近年来在增材制造领域发展迅速,可实现结构轻量化的重要材料,其中Al-Mg-Sc系高强铝合金在结构和性能方面具有极大的潜力。针对增材制造领域Al-Mg-Sc系高强铝合金的应用与发展,结合增材制造工艺技术,从增材制造高强铝合金合金成分、微观组织和力学性能三个方面,全面总结了增材制造Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究现状和进展趋势。在增材制造高强Al-Mg-Sc合金领域内,应当重点关注强化元素的多元化、SLM成形合金微观组织调控以及性能特征的多元化研究等方向。     

激光选区熔化高导电CuCrZr感应线圈及工艺调控

采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术成形高导电率CuCrZr感应加热线圈．对感应加热线圈进行逆向建模与优化设计后,使用自主研发的SLM设备DiMetal-280进行成形．结果表明：CuCrZr合金成形致密度与导电率分别达到99.34%与26%IACS(国际退火铜标准)值,提高致密度有利于改善导电性能;SLM成形CuCrZr合金的工艺窗口为高激光功率、低扫描速度;经过800℃固溶2 h后,CuCrZr合金的导电率从20%IACS值提升到88.96%IACS值;热处理后,其导电性能与力学性能得到提升,在500～600℃进行热处理时获得优异的综合性能,抗拉强度与导电率分别达到475 MPa及80%IACS值以上;最后,通过SLM一体化成形复杂结构的感应加热线圈,经过600℃时效5 h处理后平均导电率为82.80%IACS值,冷却水流量达到19.5 L/min,满足应用要求．     

Fe-Ni-C合金粉末选择性激光熔化成形

针对金属零件在选择性激光熔化成形过程中容易产生翘曲变形、裂纹与球化现象等问题,在理论分析与试验的基础上,探讨了其工艺参数与扫描路径对金属粉末在熔化成形中翘曲变形、裂纹与球化的影响,以及化学成分、熔池冷却速度与制件金相组织、显微硬度的关系,为选择性激光熔化技术的发展提供理论指导与实验依据.实验表明:通过合适的工艺参数与扫描路径,能够得到高致密度金属零件,金相组织均匀细小,没有出现明显翘曲变形、裂纹与球化现象.     

激光选区熔化TC4钛合金疲劳与断裂

分析了激光选区熔化ＴC４钛合金疲劳寿命及其影响因素。研究结果表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳性能与传统的经过退火处理的钛合金性能相当。对断口的疲劳源分析表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳裂纹起源于距离表面最近的制造缺陷,这种制造缺陷多为不规则形状,在缺陷中能够明显地观察到制造过程中产生的层间界线。通过对比分析可知,疲劳源在试样表面以下的位置及其最大跨度尺寸影响着试样的疲劳寿命。目前,制造缺陷仍然是影响激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的主要因素。     

选区激光熔化直接成型金属零件致密度的改善

为了提高选区激光熔化(SLM)成型金属零件的致密度,对激光扫描单道熔池的形成特性进行了研究,探讨了扫描速度、激光功率对熔池宽度的影响,发现熔池附近无粉区宽度与熔池宽度有直接关系,并分析了激光连续扫描粉末情况下的扫描线间搭接缺陷.根据单道熔池的形成特性,提出采用层间错开扫描策略,该扫描策略将零件致密度提高到近100%,使层间与层内的熔池搭接紧密,SLM成型件的拉伸强度、延伸率、显微维式硬度分别达636MPa、15%~20%和250~285.实验结果表明,层间错开扫描策略对SLM直接成型金属零件的致密度与力学性能有明显的改善.     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

New Voronoi Diagram Algorithm of Multiply-Connected Planar Areas in the Selective Laser Melting

This paper studies the practical generation of Voronoi diagrams for multiply-connected planar areas bounded by line segments. The core of the algorithm was calculating Voronoi polygon of every Voronoi object in planar areas independently. The main approach had two steps. The first step was calculating all relevant bisectors of every Voronoi object. The second was combining obtained bisectors into completed Voronoi polygons individually. All code was implemented in Visual C++ platform. The resulting code was extensively tested in real-world data and its practical running time grew only linearly. Three statistical CPU-consumption charts had been drawn with the Voronoi diagrams computation data, and compared with other published codes for computing Voronoi diagrams. The algorithm was applied to compute offsetting of slice area consisting of large-scale line segments for the selective laser melting (SLM) trajectory scanning technology which is a kind of rapid prototyping (RP). The experimental results of offsetting for slice area based on Voronoi diagrams show that the approach is effective and simple for polygon offsetting problems. The method is helpful to those offsetting work and can provide more effective offsetting solution.     

ZL109激光表面改性处理--激光表面重熔

采用连续ＣＯ２激光器并选择不同激光束输出功率Ｐ和扫描速度ｖｂ,对ＺＬ１０９合金进行了激光重熔处理,通过ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＥＤＸ,显微硬度试验及磨损试验等测试方法研究了工艺参数对改性层组织和性能的影响。结果表明,ＬＳＭ改性层的显微组织随着工艺参数的变化发生明显改变;随着Ｐ增大,呈现由树枝晶向胞状晶过渡的现象,且胞晶尺寸随ｖｂ的增大显著减小。