粉末粒径对AlSi10Mg合金选区激光熔化成形的影响

通过模拟仿真与实验结合研究粉末粒径对选区激光熔化(SLM)可加工性的影响。以3种粒径AlSi10Mg粉末为对象,基于离散元和流体力学数值模拟方法研究SLM铺粉和粉末熔化/凝固介观行为,并对成形样品进行宏观成形质量检测。结果表明,铺粉过程中,粒径小于20μm的粉末剧烈团聚形成大量空隙,粒径大于53μm粉末易形成少量大的空隙,中等粒径粉末床相对密度比细粒径和大粒径分别高7.69%和3.17%。单层粉末床熔融时,铺粉质量不均匀,细粒径与粗粒径熔道不规则。但经历多层熔化后,细粒径熔道缺陷部分缓解。随着粒径的增加,熔道表面平整度下降,细粒径粉末样品存在较多孔隙,粗粒径粉末存在少量未熔合缺陷。中等粒径粉末SLM可加工性最好,样品相对密度达到99.8%,比细粒径和粗粒径分别高1.4%和0.4%。

不同工艺策略对机器人增减材复合制造316L不锈钢表面质量和力学性能影响的研究

针对激光定向能量沉积(LDED)成形零件尺寸精度低、表面粗糙度大的问题,采用机器人增减材复合制造平台,研究了不同工艺策略(先增材后减材成形及增减材交替成形)对增减材成形316L不锈钢试样表面质量和力学性能的影响,阐明了增减材交替工艺策略的层间作用对成形试样表面质量和力学性能的影响机理。对增材和减材工艺参数进行优化,确定优化后的参数为激光扫描间距2.5 mm、刀具主轴转速3600 r/min、刀具进给速度3 mm/s、铣削深度0.3 mm和铣削宽度3 mm,并采用该优化参数在不同工艺策略下成形了316L不锈钢试样。结果显示:先增材后减材和增减材交替成形试样的力学性能相当,增减材交替工艺策略可以实现内部结构复杂的316L不锈钢零件的成形,对零件成形性能没有消极影响。最后采用增减材交替工艺策略进行了阀门模具的制造,验证了增减材复合制造工艺的工业应用可行性。

无保护气氛下激光粉末床熔融成形Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)合金工艺和力学性能研究

针对激光粉末床熔融(LPBF)在无保护气氛条件下成形Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)材料的难题,研究了不同工艺参数对LPBF成形SAC305的表面形貌和力学性能的影响。通过工艺参数优化,确定了空气环境下SAC305的LPBF最优工艺参数为激光功率30 W、激光扫描速度700 mm·s^(-1)、扫描间距0.07 mm、铺粉层厚30μm,成形试样的致密度达到98.7%,同时抗拉强度和伸长率分别为85.29 MPa和15.37%,力学性能优于传统铸造方式成形的样品,抗拉强度提高了108%。此外,导电率达到国际退火铜标准(IACS)的14.4%~14.99%,满足该牌号材料的通用导电率要求。验证了空气环境下LPBF成形SAC305材料的可行性,为实现特殊工况下的零件加工打印提供了参考。