激光选区熔化成型零件表面粗糙度研究及在免组装机构中的应用

发布时间：2016-11-22 16:34

  本文关键词：激光选区熔化成型零件表面粗糙度研究及在免组装机构中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2014年

激光选区熔化成型零件表面粗糙度研究及在免组装机构中的应用

刘睿诚  

【摘要】：激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）可以直接成型结构致密、冶金结合的复杂金属零件，这种制造技术具有自由化制造、成型精度高等优势，但是成型零件的表面粗糙度较差是这种技术的最大缺陷之一，这也成为了阻碍SLM技术推广应用的主要障碍。本文以改善SLM成型件表面粗糙度为目的，对SLM成型件的上表面和侧表面粗糙度进行了三部分的研究：第一部分是表面粗糙度的理论研究，第二部分是针对表面粗糙度的成型工艺优化，第三部分是高表面质量免组装机构的设计、制造与后处理。主要内容及成果如下： （1）SLM成型件上表面粗糙度理论上由熔道宽度、扫描间距和铺粉层厚三个因素决定。由于熔道宽度主要由激光功率和扫描速度决定，因此表面粗糙度主要受到激光功率、扫描速度、扫描间距和铺粉层厚四个因素影响。倾斜面的表面粗糙度理论上由倾斜角度和铺粉厚度两个因素决定。倾斜角越大，铺粉层厚越小，倾斜面的表面粗糙度越小。 （2）在成型工艺优化方面，扫描速度、激光功率和扫描间距等成型参数过大或过小都不利于表面粗糙度的改善。SLM成型过程中激光功率、扫描速率、扫描间距等工艺参数是相互关联、相互影响的，设置工艺参数值时要综合考虑成型过程。体能量密度太高或者太低，都会造成球化效应，对于SLM的成型质量极为不利。成型过程中应该保持激光体能量密度在120J/mm3至160J/mm3之间的顺利成型区域。铺粉层厚和倾斜角度对侧表面粗糙度的影响规律与理论分析结果相一致，成型倾斜零件时由于受到激光深穿透效应的影响，下侧面的表面粗糙度比上侧面差很多。分区扫描能有效的减少翘曲，S形正交层错扫描配合较快扫描速度的后勾边是较理想的扫描策略。激光表面重熔不仅能改善表面粗糙度，，还能极大的提高零件的致密度。 （3）在零件制造实例方面，设计并制造了铜钱算盘和死飞自行车两个免组装零件。对免组装机构的间隙进行了改进，改进后的鼓形间隙结构不仅能减少间隙处的支撑，还能使间隙内的粉末更容易去除。手动添加的十字交叉型支撑和锥形柱状支撑不仅能完全考虑到零件的悬垂面，有较好的强度，而且成型后容易去除。喷砂和电解抛光两种后处理方式都能大幅度改善成型件的表面质量。 通过本文的研究成果，能够为改善SLM成型件表面粗糙度提供理论基础和指导，从而提升SLM成型件的表面质量。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG665;TH161
【目录】：

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