基于离散元法的SLM刮刀倾角对粉末铺展行为的影响研究

刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉层质量的影响规律.根据颗粒分布及运动特征将粉堆颗粒体系划分为底层区、斜坡区、刮刀影响区和内部区4个区域.针对各区域进行铺粉过程动力学机理的深入研究,包括颗粒运动轨迹和速度场、刮刀前方剪切带、颗粒间力链分布及演化等.研究发现:刮刀倾角小于0时,颗粒体系难以形成完整的环流运动,剪切带较小,流向沉积层的颗粒较少,颗粒间强力链较少,刮刀间隙前方易形成力拱导致颗粒堵塞,进而形成空斑使得沉积层的致密度和均匀性较低.刮刀倾角大于0时,颗粒体系的环流运动较充分,剪切带较大,流向沉积层的颗粒增多,随倾角增大强力链增多,刮刀压实作用增强,有利于沉积层致密度和均匀性的提高.本研究为优化工艺参数、提高粉层沉积质量提供了理论基础.

基于图像处理的SLM铺粉缺陷检测识别与分类研究

SLM生产过程铺粉缺陷多采用人工间断性离线检测的方法,存在容易漏检、误检、效率较低和响应时间较长等问题,极大地影响了生产效率和生产品质。因此,搭建了一种基于图像处理的SLM铺粉缺陷检测识别与分类系统。该系统包括图像采集及缺陷提取、缺陷定量表征与分类识别两部分。在图像采集及缺陷提取部分,搭建了铺粉缺陷检测硬件系统,提出了基于概率快速自动选取阈值、滞后阈值分割等方法用于分割缺陷;在缺陷定量表征与分类识别部分,提出了缺陷定量表征与CART决策树方法进行缺陷种类的细分。结果表明,本系统对铺粉缺陷的检测识别与分类精度可达到96.67%,响应时间在400 ms左右,具有较高的识别精度与检测效率,显著提升了生产效率和生产品质。