增材制造技术 第2版 课件 吴超群 第5--7章 增材制造零部件的性能特征 ---增材制造的主要应用领域 .pptx

增材制造技术;增材制造材料不同加工工艺的工艺参数

“楼梯效应”，物理后处理方法作用以及后处理时的要求

增材制造零件的基本机械性能与提高零件强度的后处理方法

增材制造零件常见缺陷类型

;;;激光加工的工艺参数主要有扫描速度、激光功率、激光烧结间距和光斑直径、单层厚度等。;;5.1增材制造材料的工艺参数;EBM的工艺参数主要有加速电压、束电流、扫描速度、搭接率、扫描路径。只重点介绍搭接率和扫描路径。;5.1增材制造材料的工艺参数;熔融沉积技术的相关工艺参数有分层厚度、喷嘴直径、喷嘴温度、环境温度、挤出温度、挤出速度与填充速度、理想轮廓线的补偿量及延迟时间等。;5.1增材制造材料的工艺参数;5.1增材制造材料的工艺参数;5.1增材制造材料的工艺参数;三维打印快速成型的基本工艺参数有喷头到粉末层的距离、粉层厚度、喷射及扫描速度、辊子运动参数、每层间隔时间等。

若制件精度及强度要求高，层厚取值就要小；而黏结液与粉末空隙的体积比取决于层厚、喷射量及扫描速度，会大大影响制件的性能和质量；同时需根据制件精度与质量、时间的要求及层厚等因素综合考虑喷射与扫描速度。;纤维缠绕工艺的主要工艺参数有树脂温粘度、缠绕角、小车行走速率和固化制度等。

其中，性能的主要工艺影响参数有：纤维张力大小、均匀性的控制、缠绕方式、环境温度等。

纤维张力是复合材料缠绕工艺中参数控制的重要一环，体现在以下4个方面：;5.1增材制造材料的工艺参数;5.1增材制造材料的工艺参数;5.1增材制造材料的工艺参数;影响铺放成型质量的因素有铺放温度、铺放压力、铺放速率。;5.1增材制造材料的工艺参数;;AM制件的微观结构通常可以分为两类：柱状微观结构以及蜂窝细胞晶枝状态结构。;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;基于离散堆积成型的增材制造制件，其表面上会显现每一分层之间产生的如台阶一般的阶梯，称之为“楼梯效应”，这种现象在曲面上显现得更加明显。“楼梯效应”是由于在打印曲面形状的过程中，每一分层有一定厚度，相邻层的形状轮廓存在变化，呈现出来即为表面的楼梯，如图5-6所示。;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;5.2增材制造零件的微观结构特性;;孔隙率指散粒状材料表现体积中材料内部的孔隙占总体积的比例。孔隙的主要作用是降低应力，防止制件发生快速断裂。图5-8显示了激光烧结聚酰胺样品的重叠应力—应变曲线，其变化的工程孔隙率范围在0-40％之间。延展性和强度随着孔隙率的降低而增加。对于高孔隙率样品，断裂应力低于屈服强度，应变测量的伸长率也随之较低。随着孔隙率的降低，强度显著增加，接近屈服强度。然而，由于应力-应变曲线的弹性部分的陡坡，断裂应变仍然很低，小于10％。对于10-15％范围内的残余孔隙率，断裂应力低于屈服强度并低于拉伸强度，导致可测量塑性在10-30％之间。孔隙率低于约5％时，零件恢复50-60％的全延展性。孔隙会促使裂纹扩展，从而使机械性能降低，因此制造高密度部件通常是AM工艺优化的首要目标。;后处理可用于缓解或消除AM制件中的缺陷结构。关键金属部件的常用方法是热静压法（HIP）。HIP不能完全有效消除所有层间缺陷。例如，氧化物层可能不受HIP的影响，但是，HIP可有效降低孔隙率。;通常，静态强度取决于部件的密度以及在制造过程中形成的微观结构。与通过传统路线（例如铸造）制造的部件相比，AM制造部件的微观结构更精细，因此，一般来说，AM部件的静态强度较好。

增材制造的金属中屈服强度和极限拉伸强度通常等于或大于其铸造、锻造或退火对应的强度，这是由于AM加工期间熔池的快速凝固，形成微细结构特征，如细晶粒或密集间隔的晶枝。

典型霍尔-石料粒度强化描述了材料的屈服强度与平均粒径之间的关系：随着晶粒尺寸的减小或微结构特征的错位运动，材料的屈服强度增加。AM制成的金属中的微观结构特征会阻碍错位运动，将会形成比常规加工和退火更高的屈服强度。;通常，增材制造的材料的屈服强度和极限拉伸强度无明显的各向异性。但是，当在凝固期间发生晶粒的外延生长时，细长晶粒可以在构建方向上生长，使微结构