人造石墨粉末选择性激光烧结成形工艺实验研究

将选择性激光烧结技术应用于人造石墨粉末成形,探索其回收循环再利用的可能性。研究了球形石墨粉末的加入量对人造石墨/酚醛树脂混合粉末流动性和堆积密度的影响,确定了石墨3D打印材料配方组成;研究了激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度等工艺参数对石墨原型件的成形精度和抗弯强度的影响,确定了各工艺参数的取值范围;最后通过正交实验确定了最优工艺参数组合,并快速制备了复杂石墨功能件,验证了新工艺的可行性。

球形石墨碎片选择性激光烧结成形工艺实验研究

本文首次将选择性激光烧结(SLS)技术应用于球形石墨碎片成形,研究了四种工艺参数对石墨原型件尺寸精度和抗弯强度的影响,揭示了其内在机理。通过正交实验获得合理的工艺参数组合,快速制造出石墨原型件。

核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料选择性激光烧结工艺参数研究

黑龙江省作为农林业大省,盛产核桃,这种果壳来源丰富且产量高,同时也伴随着大量农业废弃物的产生。为改善这一现状,需要对废弃核桃壳进行合理资源利用。选取废弃核桃壳作为粉末基体材料,将碳含量丰富的酚醛树脂粉作为黏结剂,制备用于选择性激光烧结的核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料,不仅可以扩大生物质复合材料粉体的种类,还可以通过该技术的三维性,定制复杂结构的多孔碳前驱体,在海水淡化、新能源方面作出贡献。建立四因素三水平的正交试验方案,通过方差分析法和综合加权评价法,探讨激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度4因素对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响规律,确定最优激光烧结工艺参数组合,使用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对成型件烧结断面进行表征。试验结果表明,激光功率对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响最大,扫描速度对烧结件密度和弯曲强度的影响最小,扫描间距对Z轴精度影响最小;最优工艺参数组合为激光功率10 W、扫描速度2 m/s、扫描间距0.1 mm、分层厚度0.12 mm。

基于激光选区熔化技术的金属悬垂圆孔结构无支撑成形工艺优化与质量研究

基于激光选区熔化(SLM)技术制造的随形冷却模具,凭借其优异的冷却性能,能够显著提高加工效率,有效降低生产成本,成为未来注塑成型模具的重要发展方向,但目前在使用SLM技术成形随形冷却模具内部的圆形流道方面仍存在诸多挑战。在SLM成形时,随形冷却模具内部圆形流道的结构主要表现为悬垂圆孔结构,若直接使用传统工艺策略成形悬垂圆孔结构易出现翘曲、粘粉等缺陷,同时由于随形冷却模具内部流道复杂的特点,其内部流道无法通过添加支撑辅助成形。采用在模具外侧添加支撑结构的方法,可调整模具成形角度,增强悬垂圆孔结构自支撑性,但会增加额外成形时间与成形材料,导致生产成本增高。优化悬垂圆孔结构无支撑成形工艺,实现在不添加支撑结构的前提下满足随形冷却模具对流道成形质量要求,能够有效降低随形冷却模具生产成本并获得高质量成型件。本文对金属悬垂圆孔结构成形工艺策略进行优化,以316L不锈钢悬垂圆孔结构为对象,分析了工艺策略、孔径对悬垂圆孔成形质量的影响。采用一种基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略,研究该工艺区策略对于无支撑金属悬垂圆孔成形的适用性,并使用该工艺制造冷却模具样件,对成件的成形质量进行分析。结果表明采用基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略可明显抑制成形过程中的翘曲行为。使用该工艺策略成形的随形水冷模具样件无明显质量缺陷,内部流道的表面质量与成形精度满足使用要求。

钛合金全冠选择性激光熔化成形工艺及变形实验

背景:全冠形状多变、大小不一,被用于牙齿的修复,对这一类薄壁零件通常要求精度高、质量轻、壁厚薄,但是成形中易发生形变而降低工件精度。目的:探究不同能量密度对钛合金全冠变形的影响规律,得出钛合金全冠成形的最佳工艺参数组合。方法:采用选择性激光熔化成形Ti-6Al-4V钛合金全冠,研究能量密度(77.38,48.15,32.83,71.76,46.97,61.51,68.18,85.71,55.56 J/mm;)对变形的影响,对工艺参数进行优化,并将参数优化后打印的零件进行热处理。结果与结论:变形实验表明,合理的工艺参数组合能够减小成形件变形程度,当激光功率、扫描速度、扫描间距分别为180 W、800 mm/s、0.11 mm时,68.18 J/mm;能量密度下成形的单侧固定悬臂梁变形量平均值为1.594 mm,均小于其他能量密度下悬臂梁的变形量。在该优化组合工艺参数下,成形件热处理后的变形量平均值为0.355 mm,粗糙度平均值为8.306μm,硬度平均值为345 HV,符合行业标椎。该实验结果为成形高质量薄壁件提供实验数据和理论基础。

激光焊接工艺对铜铝异种材料焊缝成形及力学性能的影响

文章对激光焊接工艺参数对铜铝异种材料焊缝成形及力学性能的影响展开分析,首先对激光焊接工艺参数的基本情况进行阐述,再通过试验的方式,分析工艺参数的合理性。试验主要从焊接速度、激光功率两方面分析其对焊接接头的影响。结果显示激光功率为1100W时,焊接接头剪切力达到最大值;焊接功率比焊接速度对焊缝熔宽和熔深的影响更大。

PA2200粉末选择性激光烧结工艺参数优化

采用选择性激光烧结(SLS)技术对PA2200粉末材料进行烧结试验,研究激光功率、扫描间距和扫描速率对成形件的尺寸精度和弹性模量的影响,通过全面试验设计法进行工艺参数优化。结果表明,最优工艺参数组合为激光功率40 W、扫描速率3000 mm/s、扫描间距0.4 mm,此时成形件的X向尺寸相对偏差为-0.5%、Y向尺寸相对偏差为-0.5%、Z向尺寸相对偏差为1.2%、弹性模量为1589.61 MPa。利用显微镜对成形件表面进行观察,发现PA2200粉末熔化均匀,颗粒之间黏接效果较好,孔隙较小,致密度高,验证了该组工艺参数的有效性。

选择性激光烧结聚丙烯工艺⁃结构⁃性能的研究

系统地评价了商用选择性激光烧结(SLS)聚丙烯(PP)的加工性能和力学性能,并比较了它和注射成型(IM)样品的差异。结果表明,预热温度、激光功率和能量密度作为选择性激光烧结的3个重要工艺参数,对最终产品的性能有很大影响。在选择工艺参数时,必须同时兼顾制品的力学性能和尺寸精度。本文的独特之处在于定量分析了不同工艺条件下选择性烧结带的结晶形态,建立了工艺条件、结晶晶型和力学性能之间的关系。通过调整选择性激光烧结的工艺参数,可获得不同晶型含量的样品,以便调控制品的力学性能。

天然鳞片石墨选择性激光烧结成形工艺研究

研究不同的酚醛树脂加入量、不同粒径的石墨粉末以及包覆预处理次数对石墨成形件的抗弯强度和成形精度影响,分析其变化规律,揭示石墨增材制造成形机理。研究发现:石墨成形件的抗弯强度、成形误差随着酚醛树脂粉末加入量的增加而增大;与-325目、-200目和-150目相比,用-100目天然鳞片石墨粉末与酚醛树脂粉末按6∶4的质量比制备的混合粉末,其成形件的抗弯强度最佳,达到1.93 MPa;对石墨粉末进行包覆预处理,既有助于提高石墨成形件的力学性能,又可以降低粉末的导热系数,从而提高成形件的成形精度,当包覆次数为2时,其抗弯强度达到2.976 MPa,X、Y和Z方向的尺寸相对误差分别为8.42%、8.45%和13.05%。此外,快速制造出类金刚石结构的多孔石墨骨架,实现了强度与精度的协同。

选择性激光烧结木塑复合材料的制备工艺及成型机理

分析了选择性激光烧结木塑复合材料的成型机理,设计了可用于激光烧结的木塑复合材料配方,并通过试验加以验证.结果表明,所制备的木塑复合材料可以满足激光烧结对原材料的要求,其成型件的形状精度较高,未经后处理的成型件拉伸强度为14 kPa,弯曲强度为475 kPa,冲击强度为567 J/m2.

选择性激光烧结快速成形制件翘曲变形的研究

翘曲变形对选择性激光烧结(SLS)成形精度的影响很大。通过在HRPS-ⅢA型成型机上进行快速成型试验,找出产生翘曲变形的根本原因;得到了激光扫描速度和激光功率、粉末预热温度等工艺参数对翘曲变形的影响规律;并提出了减小翘曲变形的有效措施。

纳米二氧化硅增强尼龙12选择性激光烧结成形件

使用纳米二氧化硅增强尼龙12选择性激光烧结(SLS)成形件,通过溶剂沉淀法制备SLS用纳米二氧化硅/尼龙12复合粉末材料,研究了纳米二氧化硅对SLS成形件力学性能的影响.结果表明:纳米二氧化硅以纳米尺寸均匀分散在尼龙12基体中:复合粉末的粒径比纯尼龙12的粉末小,因而有利于提高烧结速率及成形件精度;复合粉末比尼龙12的粉末具有更高的热稳定性;复合粉末烧结件的拉伸强度、拉伸模量以及冲击强度比纯尼龙12烧结件分别提高了约20.9%、39.4%和9.5%,说明纳米二氧化硅对尼龙12 SLS成形件的增强效果显著.

尼龙/Cu复合粉末选择性激光烧结成形

基于烧结机理分析了激光热作用下尼龙对铜颗粒表面的润湿与粘结行为,通过对SLS烧结件的力学性能测试,探讨了材料不同配比对SLS成形件强度的影响,以及不同工艺参数对成形质量的影响.结果表明:预热温度为165℃,单层厚度0.15 mm,激光功率15 W,扫描速度2000 mm/s时制件的成形性能比较理想,且拉伸强度和抗弯强度分别可达34.76 MPa和51.75 MPa.

松木粉聚醚砜树脂复合材料的选择性激光烧结成型工艺参数优化

用松木粉、聚醚砜树脂粉末按照1∶4的质量比,制备松木粉聚醚砜树脂复合材料;用HRPS-ⅢA型快速成形机,选择性激光烧结加工木塑制件试验;用差示扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜,对复合材料的热性能、微观组织结构进行表征。结果表明:当激光功率为8.8 W、扫描速率为1 800 mm/s、烧结间距为0.1mm、单层厚度为0.1 mm时,木塑复合材料的力学性能达到最优值。

PS粉的选择性激光烧结成型工艺实验

对聚苯乙烯(PS)粉在70℃预热不变的情况下,单因素确定合理的烧结工艺参数范围;选取激光功率,分层厚度、扫描速度、扫描间隔进行正交试验,以强度和精度为综合评价指标,确定了最优的工艺参数组合。结果表明:PS粉烧结时,在不同工艺参数下长、宽尺寸变化不明显,而高度受工艺参数影响较大;确定最优的工艺参数组合为激光功率(25 W)、分层厚度(0.25 mm)、扫描速度(2000 mm/s)、扫描间隔(0.32 mm)时,可得到弯曲强度为3.191 MPa、尺寸相对误差为1.85%的制品。

尼龙6的选择性激光烧结成型工艺实验研究

使用尼龙6(PA6)粉末材料进行选择性激光烧结(SLS)成型实验,以成型件的成型精度和表面粗糙度作为衡量指标,通过控制变量法、正交试验以及极差分析研究了预热温度、激光功率和扫描速度对其成型质量的影响。结果表明,PA6粉末材料SLS成型件的X向和Y向尺寸精度以及侧面表面粗糙度并不会明显受到相关工艺参数的影响,其均存在于-1.26%^-0.99%和-1.96%^-1.29%以及16.91~19.87μm范围内;以成型件的成型精度和上表面粗糙度作为衡量指标,PA6粉末材料SLS成型的最优工艺参数组合为:预热温度115℃,激光功率35 W和扫描速度1800 mm/s;在最优条件下进行烧结验证实验,得出成型件的X向、Y向和Z向的成型尺寸精度分别为-1.13%、-1.48%和0.75%;上表面及侧面的粗糙度分别为14.6和18.55μm。

微细波纹板激光热应力成形边界效应的抑制方法

激光热应力成形为微细薄板结构的无模制造提供了解决方案,然而其边界效应严重影响成形精度。针对金属薄板激光热应力成形过程中的边界效应,采用振镜式激光,结合有限元模拟和成形试验分析激光工艺参数对边界效应的影响规律。研究了变速度、变方向以及两者耦合的边界效应抑制策略,进而用于微细波纹板成形过程。结果表明,扫描路径上的温度与应力分布不均是造成边界效应的主要原因,薄板成形过程中的热累积主要存在于扫描结束端,激光工艺参数是影响弯曲成形件变形的重要因素;采用变向-变速耦合策略比单方向扫描的相对角度变化减小77.8%,实现了深宽比大于0.75的微细波纹板精密成形。变向-变速耦合策略能够有效抑制微细波纹板激光热应力成形中的边界效应,为高质量微细薄板成形提供参考。

正交设计法优化C/Al_2O_3复合粉体选择性激光烧结成型工艺的研究

设计三因素四水平正交试验,以烧结样品的孔隙率和体积密度作为考查指标,优选激光烧结工艺参数。结果得到了一组较为合理的工艺参数:激光功率17.5A、扫描速度350 mm/s、扫描间隔60μm。对实验结果分析表明:各种烧结工艺参数对激光烧结样品性能的影响主要体现在激光烧结温度和烧结时间这两个方面。烧结温度和烧结时间共同决定着激光烧结的过程。

选择性激光烧结翘曲变形抑制工艺

针对选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)翘曲变形问题,阐述了翘曲变形产生机理,得出主要原因为温度场分布不均匀和烧结层强度不足,确定了预热温度控制和添加工艺支撑两种翘曲变形抑制措施。以悬臂试样为研究对象,设计正交实验,建立了悬臂结构的预热温度与翘曲变形率的二次多元回归模型,确定了合理预热温度工艺参数,结合产品结构特点,基于Magics软件开展了某型液体火箭发动机叶轮工艺支撑设计。结果表明:悬臂试样翘曲变形由6.13%降低至0.5%,产品翘曲变形率由10.31%降低至1.80%,较改进前降低了82.5%,解决了烧结翘曲变形问题。

选择性激光烧结用尼龙1212粉末的制备

为得到适用于选择性激光烧结的原材料,降低选择性激光烧结用尼龙1212生产成本,用溶剂沉淀法制备了尼龙1212粉末,讨论了溶剂种类、溶解温度、成核温度等因素对尼龙1212粉末粒度和形貌的影响。通过显微镜、扫描电子显微镜、粒度分析、差示扫描量热法等对制备的尼龙1212进行了表征,结果表明采用溶剂沉淀法可有效地制备出分散良好且粒径在20~80μm范围内的尼龙1212球形粉末,其最佳制备工艺条件为:乙醇作溶剂、溶解温度为160℃,将成核温度控制在130℃。对自制尼龙1212和市售选择性激光烧结用尼龙1212进行了松装密度、熔体流动速率、拉伸及弯曲等性能表征,发现两者的粉末性能和制件性能接近,其中自制尼龙1212的弯曲强度和弯曲弹性模量略高于市售尼龙1212,已达到了选择性激光烧结对原材料的要求,能烧结出光滑制件,其尺寸精度可达到±0.1 mm。