激光金属直接成形中形貌自稳定效应的研究

为了在开环控制条件下直接制备出表面平整的薄壁零件,针对同轴送粉条件下粉末离焦对单道熔覆层厚度的影响,建立了理论模型,分析了成形表面出现的凹凸不平现象,对激光离焦和粉末离焦对单道熔覆层形貌的影响进行了实验研究.研究表明,激光离焦主要影响单道熔覆层的宽度,而粉末离焦主要影响单道熔覆层的厚度.在粉末负离焦条件下,激光金属直接成形过程具有形貌自稳定效应,能消除成形层的凹凸现象,从而制造出成形表面平整的薄壁零件样件.由于计算结果与实验结果的趋势能保持一致,形貌自稳定效应能够提高开环系统下薄壁零件的制造精度,因此具有实际的应用价值.

薄壁结构铝合金激光粉末沉积工艺及性能研究

利用激光粉末沉积技术成功制备AlSi10Mg铝合金薄壁件。采用粉末负离焦和增大熔覆间隙停留时间的工艺策略,解决铝合金成形过程中熔覆层边缘粗糙、塌陷的问题,并分析薄壁件扫描和沉积不同成形方向上的显微组织和力学性能。结果表明:单道成形的最佳工艺参数为激光功率密度P=370 W/mm2、扫描速度Vs=1.2 m/min、送粉流量Vf=8.5 g/min。薄壁件边缘塌陷程度随熔覆间隙停留时间增大而减小,随着粉末离焦量增大而增大。薄壁件扫描方向的显微组织为细碎的枝晶和少量的等轴晶,沉积方向为粗大的枝晶。薄壁件扫描方向的硬度可达130 HV,抗拉强度可达280.12 MPa,延伸率为12.12%,明显优于沉积方向。

激光增材制造薄壁结构件工艺及性能的研究

利用激光增材制造技术成形了薄壁结构件,采用粉末负离焦的方法解决了薄壁结构件成形过程中两端塌陷的问题,并分析了薄壁结构件的显微组织和力学性能。结果表明,当激光功率为1400 W,扫描速率为0.6m·min-1,送粉速率为9.5g·min-1时,获得了理想的单道熔覆层形貌。当单层提升量为0.57mm时,薄壁结构件的表面无粘粉,无氧化色。熔覆层的高度和粉末利用率随粉末正负离焦量的增大而减小。薄壁结构件的显微组织主要为外延生长的树枝晶,离基体较近部位的枝晶较为粗大,而顶部为等轴晶组织。薄壁结构件的硬度高于基体的,且离基体较近部位的硬度较小。