SLM成形中粉末铺展行为的动态数值模拟

激光选区熔化中,粉床的成形会显著影响后续的工艺及最终产品的质量.试验采用离散元法(DEM),对SLM成形过程中的粉末铺展行为以及成形质量进行了动态数值模拟,从致密度和均匀性两方面研究了粉床质量的影响因素.研究结果表明,铺粉速度对粉床质量的影响很明显.铺粉速度、铺粉角度、刮板间隙高度、粉末粒度均对改善粉床的平均致密度和均匀性有着重要影响.铺粉速度越小,粉床质量越高,同时工作效率也越低.随着刮板间隙高度的增加,粉床致密度增大,粉床均匀性降到一个较低的值;粉床致密度随铺粉角度的增大而增大,然后减少,整个粉床的结构均匀性也有类似的变化趋势.增大粉末粒径会导致粉床致密度和粉床结构的均匀性降低.当铺粉速度0.1 m/s,刮板间隙高度90μm,铺粉角度15°,粉末粒径15μm时,粉床成形质量最优.