钛合金激光快速成形工艺研究

通过大量实验总结工艺参数,特别是激光功率、扫描速度和送粉速率对激光快速成形钛合金件表面质量影响的规律.综合比能量和粉流密度之间关系,得出激光快速成形工艺参数带;通过查询此参数图表,可快速确定激光快速成形工艺参数.     

选择性激光烧结金属件精度和密度的研究

金属件成形精度和密度是快速成形技术在工业应用中的关键问题之一。通过对覆膜金属粉末选择性激光烧结 ,研究了激光烧结工艺参数激光功率、扫描速度、扫描间距、单层层厚 ,烧结体厚度对金属件成形精度和密度的影响关系 ,并得出了一个分析 X、Y轴方向尺寸误差的定性公式 ,给出了烧结工艺参数优化的方法 ,而且优化了一组烧结工艺参数 ,用此工艺参数成功烧制出金属原型件     

姿态角扰动对机载激光雷达点云数据的影响

为研究机载平台的姿态角扰动对激光雷达点云扫描区域和密度分布,以及对由激光点云重建的三维表面模型的精度影响,首先从理论上阐明了姿态角扰动对激光点云扫描区域、密度分布及重建三维表面模型精度的影响机理;其次通过数值仿真,详细分析了姿态角扰动对激光点云扫描区域和密度分布的影响规律;最后通过半实物仿真实验,模拟了真实机载激光雷达扫描过程,验证了机载平台的姿态角扰动对激光点云扫描区域和密度分布的影响,并定量评价了姿态角扰动造成的数字表面模型( DSM)的精度变化.仿真和实验结果表明,机载平台姿态角扰动造成激光点云扫描区域偏移和局部区域点云密度降低,前者导致被扫描目标地形的部分区域漏扫;后者导致由激光点云重建的DSM失真增大.因此,姿态角扰动对机载激光雷达点云的扫描区域和密度分布,及对DSM的重建精度有显著的影响,应采取有效措施对姿态角扰动进行实时抑制或补偿.     

选区激光熔化医用316L多孔结构的多目标工艺优化

为解决选区激光熔化技术成形医用多孔结构成形质量较差的问题,研究了工艺参数对316L成形样件致密度、孔隙率差值和表面粗糙度的影响,结合灰色关联分析方法建立了多元非线性预测模型。结果表明,预测模型的拟合度可达96.85%,最优工艺参数分别为激光功率250 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm。优化后的灰色关联度达0.9195,得到样件的致密度为99.25%,孔隙率差值为0.60%,表面粗糙度均值为4.39 μm。致密度与激光功率正相关,随着致密度的增大,扫描速度和扫描间距呈现先增大再减小的趋势,孔隙率差值和表面粗糙度与激光功率、扫描速度、扫描间距均保持先减小再增大的趋势。结合激光体能量密度概念,揭示了工艺参数影响成形质量的原因,体能量密度为109.65～145.83 J/mm3时粉末的熔化状态最好。     

新的激光快速成形方法及应用

针对目前主要激光快速成形方法的优缺点,提出一种基于三维实体边界分割的激光快速成形新方法.该方法将叠层实体制造(LOM)法主要进行激光二维轮廓线扫描和选择性激光烧结(SLS)法能够加工多种覆膜粉末材料的优点有机结合,能够克服SLS法加工效率低,成形件致密度、硬度、精度和表面粗糙度等性能较低的缺点.利用自主开发的快速成形系统,采用热像仪测温与Ansys模拟激光能量输入模型相结合的方法对工艺参数进行确定,对基于三维实体边界分割激光快速成形方法进行应用研究,实现三维实体的快速成形及金属零件的快速铸造,并通过无模具快速铸造的手段获得金属齿轮铸件.     

变长线扫描激光烧结快速成型机控制系统

介绍了变长线扫描激光烧结快速成型技术原理,对自行开发的变长线扫描激光烧结快速成型机控制系统的硬件组成、软件组成及其工作原理、激光功率与线长的匹配技术进行了分析.     

316L不锈钢粉选择性激光熔化成形工艺及成形后的性能

对316L不锈钢粉进行选择性激光熔化成形,利用正交试验方法分析激光功率、扫描速度和扫描间距对成形试样相对密度、拉伸性能和微观形貌的影响,得到了最佳工艺参数。结果表明:成形试样的抗拉强度、屈服强度和相对密度均随激光功率或扫描速度的增加先增后降,随扫描间距的增加而增大;伸长率随激光功率的增加先降后增,随扫描速度的增加而增大,随扫描间距的增加变化很小;最佳工艺参数组合为激光功率310W,扫描速度960mm·s~(-1),扫描间距0.13mm;在最佳工艺下成形后试样的相对密度、抗拉强度和屈服强度均最大,分别为99.53%,613MPa和320MPa,伸长率为44.6%,成形试样的表面平整,孔隙较小,拉伸断口上的韧窝细小均匀,且球化现象较少。     

选区激光熔化快速成型系统及工艺研究

选区激光熔化技术是近几年出现的能直接制造终端、近终端金属产品的快速成型技术.描述了选区激光熔化快速成型设备系统组成,选区激光熔化对激光子系统、扫描子系统及软件子系统的功能要求.经工艺实验,分析了扫描速度、激光功率、扫描间距对成型质量的影响,并通过成型1个三维金属实体,验证了系统的可行性.     

工艺参数对选区激光熔化成形可降解纯锌相对密度及力学性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备纯锌,研究了激光功率和扫描速度对其相对密度和力学性能的影响。结果表明:随激光功率增大或扫描速度减小,SLM成形纯锌的相对密度和硬度增大,显微组织均为平行于成形方向生长的柱状晶;SLM成形纯锌的最佳工艺参数为激光功率100 W、扫描速度300mm·s-1,所得试样的相对密度达99.86%,硬度为(44.7±1.2)HV,弹性模量、断后伸长率、抗拉强度、屈服强度分别为(48.6±2.4)GPa、(8.9±0.7)%、(95.5±3.3)MPa、(67.1±0.4)MPa。     

动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法

动态聚焦激光振镜扫描系统广泛应用于大幅面激光扫描领域,在实现振镜高速扫描的同时,必须要保证扫描图形的精度。本文从动态聚焦激光振镜扫描系统的原理入手,分析了动态聚焦激光振镜扫描系统图形误差产生的原因,并给出了扫描图形的误差校正模型和精确校正算法,并在华中科技大学快速成型中心的粉末烧结快速成型设备上进行了试验验证。     

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing, CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近“模压-烧结”的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。     

激光选区烧结超高分子量聚乙烯工艺及性能

研究了激光选区烧结(SLS)成型工艺中不同工艺参数以及后续热处理工艺对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料成型性能的影响。通过调整扫描间距、激光功率、扫描速度等不同工艺参数,描述了SLS成型UHMWPE零件的致密度、拉伸强度以及断裂伸长率,并对热处理前后的SLS成型UHMWPE零件的力学性能进行了比较。结果显示,致密度、拉伸强度、断裂伸长率总体上与激光功率呈正相关关系,与扫描间距、扫描速度呈负相关关系。经热处理后,SLS成型UHMWPE零件的力学性能有明显提高,致密度达到95.12%,抗拉强度达到24.08 MPa,断裂伸长率达到334.82 MPa。实验结果表明:SLS成型UHMWPE零件与模塑成型UHMWPE零件性能尚有差距,仅优化成型工艺不足以得到理想性能,但经热处理后,零件性能基本满足使用要求。     

用于SLS快速成形制造中振镜式激光扫描系统的关键技术

针对选择性激光烧结快速成形制造的需求，探讨并深入研究了振镜式激光扫描系统的组成，成形过程中线性扫描、图形畸变的校正、扫描系统机械滞后性的补偿、激光功率与扫描速度的匹配及成形精度等关键技术问题。     

STL数据处理对激光烧结制件表面条纹影响的研究#br#

对光固化立体造型（STL）模型数据的尼龙选择性激光烧结（SLS）制件表面条纹进行研究,利用SLS成形技术原理、STL模型数据存储规则、激光扫描路径形成原理,设计STL模型数据的尼龙SLS实验,分析STL模型数据烧结制件表面条纹形成机理,并提出避免条纹形成的方法。实验分析结果表明：制件表面条纹的产生是由于系统软件读取数据时,数据平面有三角形缺失或冗余;制件表面条纹与STL模型数据在成形坐标系中的Z坐标值有关,且与实际烧结层厚的关系存在一定规律性;通过对STL模型数据三角形均匀化处理或使其Z坐标不在特定坐标,能够避免制件形成表面条纹。     

SLS翘曲变形计算与扫描方式优化

选择性激光烧结工艺(selective laser sintering,SLS)加工中所产生的翘曲变形严重影响了成型件的加工精度和SLS技术的应用与推广。本文在研究SLS成型误差的基础上,分析造成SLS成型件翘曲的主要原因与产生的机理,构建了一种新的翘曲变形的力学模型。并以此模型为基础,分析了现有SLS扫描方式存在的不足,提出一种新的间隔式激光光栅扫描方式。通过实验验证,该扫描方式可以有效地降低SLS成型件的翘曲变形,提高SLS成型件的加工精度,而且能大大提高加工速度,降低加工能耗。     

选择性激光烧结新型扫描方式的研究及实现

选择性激光烧结（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｌａｓｅｒ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）快速成形技术是近１０年来发展起来的一种先进制造技术，采用此项技术可以显著地缩短产品投放市场的周期，降低成本，提高产品质量，增强企业的竞争能力。而扫描方式是ＳＬＳ成形过程中的一项关键技术，在分析了现有扫描方式及其对ＳＬＳ制件精度、强度以及成形速度影响的基础上，指出了现有扫描方式的缺陷。为了克服这种缺陷，特提出并实现了一种新的分区变向扫描方式及其分区算法，它通过将扫描线段进行分组，以避开截面内孔和凹槽。这种新的分区变向扫描方式及其算法已经成功地应用到华中科技大学开发的ＨＲＰＳ系列ＳＬＳ系统中。实际应用表明：这种新型扫描方式能大幅度地提高烧结成形效率和减小烧结体的翘曲变形量。     

选择性激光烧结工艺参数智能优化方法研究

将专家系统 (Expert System,ES)和神经网络 (Artificial Neural Network,ANN)结合起来以优化选择性激光烧结 (Selective L aser Sintering,SL S)快速成形工艺参数。根据 SL S的工艺特点 ,选择了一种适合 SL S工艺参数优化的 BP网络模型 ,并对其结构和有关参数的选取进行了详细的设计和讨论。在此基础上开发成功的神经网络专家系统已应用于 SL S制件收缩补偿系数的自动优化中 ,取得了良好的效果。     

SLS控制系统的设计及其实现

采用动态聚焦扫描系统,提出零计算机控制方案。并在华中科技大学研制的HRPS－Ⅲ型SLS快速成型控制系统中得到实现,取得了良好效果。对提高SLS控制系统的有关性能和制件的精度、简化控制系统的结构和降低其成本均有重要的意义。     

碳化硅零件的激光选区烧结及反应烧结工艺

为了获得高密度、高性能、复杂结构的碳化硅陶瓷件,提出采用机械混合法制备含有黏结剂和乌洛托品固化剂的碳化硅复合粉体,对复合粉体进行激光选区烧结（SLS）形成陶瓷素坯,并对素坯进行气氛烧结和渗硅处理,使其与基体发生反应烧结,最终形成复杂陶瓷异形件。实验证明：若激光功率为8.0 W、扫描速率为2 000 mm/s、扫描间距为0.1 mm、单层厚度为0.15 mm,获得的 SLS 陶瓷样品密度和强度最好。对SLS试样进行合理的中温碳化和高温渗硅,所得碳化硅陶瓷烧结体的抗弯强度最高可达 81 MPa,相对密度大于86%。     

聚苯乙烯/Al_2O_3纳米复合材料的选区激光烧结成形工艺研究

选区激光烧结法制备聚苯乙烯/A l2O3纳米复合材料的工艺实验表明,在其他激光烧结工艺参数一定,合理匹配激光功率和扫描速度的条件下,直接制备出了无翘曲变形、外形轮廓完好的聚苯乙烯/无机纳米块体复合材料,烧结块体密度最大达到了1.04 g/cm3,致密度大于95%。试样缺口冲击韧性最大达到了12.1 kJ/m2。