电子束选区熔化技术的控制系统设计

通过对电子束选区熔化技术控制系统的功能需求进行分析,得到了以PMAC数控卡作为控制系统下位机的控制方案,不仅可以对4个步进电机及限位信号进行运动控制,而且可以进行扫描数据的存储、下载、计算及运行.两年多的运行表明该控制方案具有较高的可靠度.     

金属构件选区激光熔化快速成型铺粉控制系统研究

选区激光熔化（SLM,Selective Laser Mching)技术是直接将选区内金属或合金粉末逐层熔化,堆积成一个冶金结合,组织致密的实体,其外形不需进一步加工,经抛光或简单表面处理可直接作模具。本文是在自行研制的国内首台金属构件直接选区激光熔化实验样机设备基础上,介绍分析了该设备的控制系统,重点介绍了选区激光熔化设备铺粉控制系统,它是该技术能否达到预期目标的关键因素之一,并且对其铺粉精度进行了试验验证,为金属构件直接选区激光熔化成型工艺研究奠定了基础。     

电子束选区熔化技术的粉末预热系统设计

通过对电子束选区熔化技术中金属粉末的预热方式进行分析和比较,得出了成形底板采用加热板和成形活塞缸上部采用环形加热器进行粉末预热的两种热传导方案;采用短波段的红外辐射灯,并通过旋转装置保证粉末预热和辐射灯不被金属蒸气蒸镀.金属粉末预热后的成形效果明显提高.     

激光选区熔化的自动铺粉机构设计与应用

激光选区熔化技术大多采用导轨-滑块的形式实现铺粉动作,因金属粉末极细容易污染传动副,造成设备卡顿故障,影响加工精度等。为解决以上问题,设计一种基于平面四连杆机构的铺粉机构。该机构采用平面双摇杆的原理,通过电机驱动主动杆运动,带动双摇杆往复摆动,再带动铺粉刮刀往复运动,实现铺粉。利用有限元软件对该机构进行仿真分析,并拓扑优化设计,得到合理的零部件。经大量试验验证表明：该机构结构简单,克服了粉末污染传动副问题,传动稳定性好,对铺粉面有自压紧作用。此外,刮刀更换方便,可适用于单向或双向铺粉,适用性较强。     

基于Matlab GUI框架下激光选区熔化成形铺粉质量检测系统研究

在激光选区熔化成形设备铺粉过程中,存在刮刀条纹、刮刀撞击、铺粉不完全、超高角和碎屑5种铺粉缺陷。为了实现激光选区熔化成形铺粉质量的在线和离线检测,基于Matlab GUI软件设计了一个激光选区熔化成形铺粉质量检测系统。利用Matlab图像捕获工具箱实现图像的实时采集,或将已采集的铺粉图像进行单张或批量质量检测,提取铺粉缺陷特征并显示结果、缺陷位置和运行时间;铺粉质量检测结果可保存为.txt文件,方便操作人员对激光选区熔化零件成形质量分析。系统对人工智能在灰度粉末铺层表面的均匀性进行了有益的探索,利用计算机图像识别技术代替人眼,判断激光选区熔化成形铺粉表面缺陷,为激光选区熔化成形铺粉质量分析提供了一个强有力的工具。     

三维金属零件的电子束选区熔化成形

针对电子束选区熔化成形技术中金属粉末在高能电子束作用下容易溃散的特点,进行不同形状的316L不锈钢粉末的成形研究,得出既不溃散又具有较好成形性的粉末配比.针对成形过程中成形区域的温度场分布特点,提出成形件旋转法和多连通区域零件的薄层切割法,能较好地解决成形件第一条扫描线球化和成形区域不同部位所需温度不相同的问题,简化CAD模型的数据处理过程.在材料研究和工艺研究的基础上,制造出三维金属零件,层间为完全冶金结合,层内没有未熔颗粒和空洞,组织结构为均匀细小的蜂窝状枝晶组织,水平和垂直拉伸试样的极限强度和断后伸长率为600 MPa、40%和560 MPa、35%.     

电子束选区熔化成形316L不锈钢的工艺研究

电子束选区熔化是一种利用电子束逐层熔化金属粉末制造三维实体零件的增材制造技术,在航空航天、医学植入体等领域有很好的应用前景。利用316L不锈钢粉末为材料,研究粉末熔化阶段电子束功率恒定、单遍扫描对成形件上表面粗糙度的影响。发现电子束功率P与扫描速度v的比值是影响上表面形貌的关键因素,随着P/v值的增加,上表面形貌由网结状变化为沟壑状,同时粉末材料的飞溅增加。研究上表面形貌随成形高度增加而演变的过程,发现形貌随高度增加不断恶化,并解释了形貌恶化的原因。提出电子束功率递增、多遍扫描的方法,先用低功率电子束使粉末材料熔化聚球但不飞溅,再用大功率电子束使材料重新熔化并充分流动、浸润。这种方法改善了成形件上表面的形貌,表面粗糙度Ra小于8 μm,获得的组织均匀细密,致密度高达99.96%。相对于单遍扫描,多遍扫描不会造成主要元素的额外烧损。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg合金的铺粉厚度

基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10-5 g/(s·mm2),孔隙率在0.05%以下,抗拉强度高于440 MPa,成形的测试试样尺寸误差均在±0.1 mm以内。试样上表面的表面粗糙度Ra在4 μm以下,侧表面的表面粗糙度Ra在5 μm以下。铺粉厚度30 μm的试样表面质量最优。     

基于机器学习的电子束选区熔化成形件密度预测

电子束选区熔化技术,以其快速加工复杂几何形状、真空熔炼、成形件残余应力小、粉末可回收等优点,是近年来快速发展的一种增材制造技术。但该技术加工参数众多,目前很难建立起直接且准确的加工参数与成形件性能的关系。通过调节电子束选区熔化技术的扫描速度、束流、基板温度、粉层厚度等四种参数,制备了一系列Inconel718立方体样品,并测试获得其密度性能。利用线性回归、支持矢量回归和神经网络等三种机器学习算法建立了四种加工参数与密度的关系。算法结果表明:线性回归因其模型容量小,预测精度最差;神经网络模型容量大,但易出现过拟合,预测精度较好;支持矢量回归的模型容量适当,且解释性良好,预测精度最高。     

多激光束选区熔化成形技术研究

多激光束选区熔化技术可以改善单激光束选区熔化成形过程中产生的球化、翘曲变形及裂纹等缺陷。研究了多激光束选区熔化成形系统中涉及的多个关键系统,包括铺粉与送粉系统、双激光光路系统、控制系统及分层切片数据处理软件系统等,并进行大量设备验证性工艺试验研究,成功研发出多激光束选区熔化成形设备,并成形出性能优异的复杂精密金属构件。     

选择性激光熔化铺粉装置的优化设计

叙述了新设计的铺粉装置的工作原理。介绍了铺粉装置设计中的两点改进:铺粉刮刀的设计和落粉盒的设计。该铺粉装置将原有的两缸工作模式改为单缸工作模式,使用落粉盒进行粉末供给,从而减小设备体积,降低设备成本。已成功应用于实际制造。     

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.     

电子束选区熔化成形TC4合金的显微组织及硬度

采用电子束选区熔化成形技术制备不同尺寸(?8 mm×25 mm,?25 mm×8 mm)TC4合金试样,研究了2种试样在粉末堆积方向的显微组织及硬度变化.结果表明:尺寸?8 mm×25 mm试样的显微组织主要由原始β柱状晶界处的针状α集束组织和晶内针状α相互相交错形成的网篮状魏氏组织组成,原始β柱状晶主轴平行于堆积方向...     

激光选区熔化成型可控超轻结构化零件的孔隙生成效果

本文主要研究了孔隙率等参数可控的自动超轻结构化金属零件的增材制造。以方块零件及一个具有复杂外形的零件为研究对象,分析了面向激光选区熔化工艺的可控超轻结构化零件的孔隙生成效果,重点探讨了成型工艺对超轻结构化零件孔隙率的影响。结果显示:通过计算机数值计算,可将方块CAD模型快速自动转化为可控超轻结构化模型,计算孔隙率误差可控制在±2%以内;激光深穿透现象会导致带悬垂面内壁的壁厚增加,所引起的孔隙率误差值为负值,且计算孔隙率越大,负值倾向越严重;而成型工艺性不致密导致的孔隙率误差为正值,且在相同工艺条件下,计算孔隙率越大,该误差值越小。故为使总孔隙率误差能较好地反映超轻结构网格孔隙的控制精度,应提高成型时实体部分的致密性。按45%设定孔隙率成功地将具有复杂结构的零件转化为计算孔隙率为44.62%的超轻结构化模型,采用高致密性激光选区熔化工艺成型后,实测孔隙率为42.94%,无悬垂面的内壁壁厚误差≤0.06mm,达到了较好的超轻结构控制效果。     

选区激光熔化快速成形系统的关键技术

研究激光、铺粉、扫描三个重要选区激光熔化子系统的技术要点。通过计算成形过程所需激光能量,确定激光器的选用。研究表明成形升降台的连续下降精度、铺粉辊的回转偏心量及径向跳动量都对实现最小铺粉厚度控制有着重要影响。结合扫描速度对比试验,分析扫描系统的扫描特征,认为采用快的扫描速度是选区激光熔化工艺的一个重要特点,此外应采用合适的扫描策略克服热变形。在上述研究基础上,采用铜基合金粉末进行三维金属实体成形试验,试验分析表明,成形实体是一个由等轴晶和枝晶组成,相对密度达95%,具有冶金结合组织的金属实体,尺寸精度为±0.5 mm。所获得的成形实体多层断面构造、铺粉、扫描特征等信息可证实部分技术要点分析。     

选区激光熔化成形质量研究

选区激光熔化(SLM)是3D打印技术的一种,能够直接打印出几乎任意形状的高精度金属零件,是具有巨大应用前景的金属增材制造技术之一。文章阐述了选区激光熔化(SLM)技术原理,分析了其特点,归纳总结了SLM技术成形件表面质量、尺寸精度的研究现状,并对其发展进行了展望。     

电子束选区烧结系统粉末操纵装置设计研究

简要探讨了金属零件快速制造技术的发展前景以及电子束快速制造技术的优势,指出电子束快速制造技术将在快速制造领域占有重要位置.从电子束选区烧结系统总体出发,对粉末操纵装置的功能与设计需求展开分析,提出电子束加工对粉末操纵装置的特殊要求,并结合选区烧结系统对粉末操纵装置的要求,通过对可选方案的分析,完成了粉末操纵装置的机械与总体布局设计.     

激光选区熔化技术的应用现状及发展趋势

激光选区熔化技术(SLM)是增材制造技术(AM)的重要技术之一,结合国内外对SLM技术研究及应用文献,介绍了该技术的工作原理、工艺影响因素、成型材料种类、国内外SLM技术研究机构。阐述并例举了金属SLM技术的应用领域,总结了当前SLM技术发展现状及面临的问题,对未来SLM技术发展趋势进行了展望。     

选择性激光熔化铺粉装置的优化设计北大核心

叙述了新设计的铺粉装置的工作原理。介绍了铺粉装置设计中的两点改进:铺粉刮刀的设计和落粉盒的设计。该铺粉装置将原有的两缸工作模式改为单缸工作模式,使用落粉盒进行粉末供给,从而减小设备体积,降低设备成本。已成功应用于实际制造。     

选区激光烧结设备成型缸传动系统及铺粉精度的研究

成型缸传动系统是影响选区激光烧结铺粉精度的关键因素,根据铺粉工艺过程,确定成型缸传动系统总体方案,并建立传动系统模型.根据铺粉参数要求,详细介绍了传动系统动力参数的计算及步进电机的选用.最后对传动系统进行了静态定位误差的分析,以确保选区激光烧结设备铺粉精度符合要求.