DLF与SLM激光快速成型方法的比较.doc

激光直接制造，技术与选择性激光
熔化，技术是目前较为成熟和先进的激
光快速成型技术，涉及机械、材料、激光、计算机和自动控制等多学科领域，充分体现了现代科学发展多学科交叉的特点，具有广泛的研究与发展前景。
技术是基于激光快速成型的“离散
与成型精度的比较
由于激光快速成型是采用开环控制，属于自由成型，所以实际成
型高度误差△日与轴增量有很大的关系，因为轴增量决定了聚焦透镜与制造工件之间的垂直距离，其大小直接影响到激光光斑的大小，进而影响激光能量密度的大小。在切片层厚
•、功率
、送粉量•/、扫描速度/条件下
的单道
熔覆高度测量值为•，在此丁艺参数条件下，分别利用不同
的轴增量，加工层，测量其最终成型高度，并计算、分析其与高度设计值之间的差值。多层熔覆高度的实际值和设计值的差即成型高
度误差△与轴增量的关系如图所示，从图中可以看出，当轴增量在。一•之间变化时，△日较小，其中当轴增量为
时，成型实际高度为•，加工层后△日值最小为m分析原因为：在进行多层熔覆时，如果轴增量等于实际每层熔覆层的高度，聚焦透镜和工件之问的距离可以保持恒定，从而保证了光斑大小在件表面始终不变，即保证了激光能量密度不变，此时的轴增量为最佳值。当轴增量超过•时，则根本无法
形成薄壁形状。所以此成型参数下的最佳轴增量值为.
11
10-
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轴增量与成型高度误差的关系
从图可以看出，以
的切片层厚进行加工，每层高度误
6-
5-
二、
-1--
24
11
10-
11
10-
，相对误差达到•％。利用图所示的零件进行
激光快速成型精度的研究。其成型零件实物如图所示，测量其长、宽、高的实际尺寸数值取三次测量值的平均值，与设计值进行比较,
结果如表所示。
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2
1
°“卜
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快速成型精度研究零件
图快速成型金属零件实物
表快速成型件尺寸误差测量结果
尺才方向
设计值/nun
测直值An”
长
10
1024

宽
10

-614
高
)0


高
7

-
高
4

-
宽
7
70S

宽
4
吐99
-0,01
从表可知，个尺寸误差的平均值为•，相对误差为•％。
研究结果表明，快速成型技术的制造精度比较高。快速成型方法，在轴方向上加工误差较大，加工精度较低，与相比，在零/部件的制造精度方面具有明显的优势。
与成型金属零件力学性能的比较本文主要从拉伸强度与显微硬度两个方面分析、比较两种方法成型件的力学性能。实验材料配方见表。与成型件的力学性能实验结果如表所示。
表实验材料配方%
Fe
Mo
17
4
2
0,1
表
与
成型件力学性能实验结果
成型方法
拉忡强度丿MPa
平均显微便度
DLE
912
261
SLM
635
从表可以看出，成型技术所制备的金属零件在拉伸强度方面要优于，但在显微硬度方面要低于，主要原因为：在非加工硬化的条件下，金属材料的硬度和平均晶粒大小有关，其关系式可以表示
为:比二昭(1)
式中：以为金属材料的硬度；、分别为与硬度测量有关的适当常数；为平均晶粒直径。由于用成型技术加工零件的扫描速度要大
大高于，所以组织晶粒细小，故硬度较高。但总体来说，两种方
法的成型件在力学性能方面均优于普通的奥氏体不锈钢。
与成型金属零件组织结构的比较
利用与技术制造金相试样，并进行扫描，金相组织如图
6图所示。
成型件金相组织
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图成型件金相组织
从图和图可以看出，两种方法激光扫描路径清晰可见，与
均为层叠式制造，由于重熔影响，重熔区的晶粒较粗大，且破坏了定向凝固特征，因此层与层之间具有明显的分层现象。从图和图
可以看出，与成型件金相组织的高倍形貌均为枝状晶，定向凝固特征明显，晶粒生长方向均为温度梯度大的方向，即基板法线方向的相反方向。与成型件的组织结构基本相同，且成型后的物相均为奥氏体，与成型前的粉末物相相同。
与成型效率的比较
以XX长方体为例，分析比较与快速成型的加工效率。，，
成型高度误差最小，故按•对长方体进行分层切片，加工工
艺参
数如表所示，加工时间对比如表所示。
表与快速成型加工工艺参数
成型切片层弹道熔覆搭接加匸跳转速度/打描速度/
方法厚/mm宽度/mm率/%层数(mm-min