12061----选择性激光熔化316L不锈钢粉的成形工艺优化研究.doc

选择性激光熔化316L不锈钢粉成形工艺优化研究 摘 要：本文采用正交实验的方法优化316L不锈钢粉末在选择性激光熔化成形零件的工艺，确定激光功率，扫描速度，扫描间距对零件成形致密度的影响，并对试样的表面形貌进一步分析。实验结果表明, 316L不锈钢粉末直接熔化成形的试样有较高致密度,其试样的致密度达80.1%。工艺优化后的参数为激光功率300W、扫描速度800mm/s、扫描间距0.08mm,并在该组优化参数下成功制造零件。 关键词：选择性激光熔化； 正交实验；316L；工艺优化 中图号分类：TN249 文献标志码A The research of 316L of stainless steel powder forming process optimization in the selective laser melting Abstract:In this paper, the orthogonal experiment method to optimize 316L stainless steel powder forming a part of the process in the selective laser melting method. Determine the laser power, scan speed, scan spacing on parts forming density. And the surface morphology of the samples for further analysis. The experimental results show that the 316L stainless steel powder of the sample melted directly forming high density, sample density of 80.1%.After optimization parameters of the laser power of 300W, the scanning speed of 800mm / s, the scan pitch 0.08mm. and in the set of optimized parameters successfully manufacture parts. Key words: selective laser melting；orthogonal experiment；316L；technology optimization 0 引 言 选择性激光熔化( Selective Laser Melting,SLM) 是一种新型激光快速制造技术, 它基于分层-叠加堆积原理, 实现金属零件的快速制造, 能够获得致密度近乎100% 、机械性能与锻造工艺相当的零件[1-4]。此项技术具有成型材料广泛、成型零件无需支撑和成型复杂结构零件的优势[5],被认为是最具发展前景的快速制造技术之一。近年来随着激光技术在材料加工领域的应用发展迅速,激光快速成形直接制造致密金属零件的方法受到广泛的重视,许多国家正投入大量的人力和物力开发该项技术。316L不锈钢粉是一种成型性好、制备简单、来源广泛、成本低廉的金属粉末材料, 316L不锈钢的拉伸、压缩和抗冲击强度高, 有很好的抗氧化性、耐磨和抗腐蚀性能[6]。因此选择316不锈钢粉来激光快速成形零件。 尽管SLM 技术在金属零部件的加工方面有很大优势,但是现在的成形零部件存在一些缺陷,如成形零部件的致密度低、加工成形精度差和零件表面光洁度低等。为此,本文研究SLM成形零件的主要工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距)对成形316L不锈钢粉零部件的密度、表面形貌的影响。 1 实验材料及方法 1.1实验设备与实验材料 本研究采用华中科技大学研制的HRPM-ⅡB快速成形系统,激光器功率是500W的CO2激光器。扫描方式为振镜式激光扫描，成形空间最大为250mm×250mm×250mm。 为了保护粉末在成形过程中不被氧化，减少氧化造成的球化，本实验预先对快速成形系统内部进行抽真空处理达到-100KPa，然后再充保护气高纯氩气（99.99%）达到标准大气压即可停止充保护气。 实验的基板为选用45钢, 基板表面用无水乙醇做预处理清洗。保证成形的过程中不受基板加工时的油污影响。 实验材料为长沙骅骝公司生产的气雾化316L不锈钢粉末如图（1），粉末粒度为400目。其粒度的分布如图（2）所示,可以由图（2）可以看出粉末粒度大小集中在在10-50μm范围,因此选择30μm的铺粉厚度最为适宜. 图（1）气雾化316L不锈钢粉末SEM形貌 Fig