316l选区激光熔化增材制造熔池搭接堆积形貌分析

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1、316L选区激光熔化增材制造熔池搭接堆积形貌分析吴伟辉①杨永强②毛桂生①(①韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005;②华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要:针对选区激光熔化成型过程中的熔池搭接及堆积形貌特征进行了分析，获得了扫描策略、扫描间距、铺粉厚度等加工参数与熔池搭接及堆积形貌特征关系的解释模型，借此进行了熔池搭接及堆积形貌优化分析，并采用316L不锈钢对该模型进行了实验验证。结果表明:合理配置激光功率、扫描间距、铺粉厚度、扫描策略等加工参数，可控制成型件的搭接及堆积形貌，进而改善成

2、型件的致密性，提高成型件的表面质量以及获得更好的使用力学性能。关键词:增材制造;选区激光熔化;熔池;搭接堆积;形貌中图分类号:TH166;TG665文献标识码:AMorphologyanalysisofmoltenpoolslappingandaccumulationinselectivelasermeltingof316LstainlesssteelWUWeihui①，YANGYongqiang②，MAOGuisheng①(①SchoolofPhysicsandMechanical＆ElectricalEnginee

3、ring，ShaoguanUniversity，Shaoguan512005，CHN;②SchoolofMechanical＆AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，CHN)Abstract:Thecharacteristicsofthemorphologyofmoltenpoolslappingandaccumulationareanalyzedinthispa-per.Ananalyticalmodelwasest

4、ablishedfirstly.Then，thismodelwhichcanillustratetherelationbe-tweenthemorphologyofmoltenpoolslappingandaccumulationandtheprocessingparameterssuchasscanningstrategy，scanningspace，powderthicknesswasusedtooptimizethemorphologyofmoltenpoolslappingandaccumulation.The

5、materialof316Lstainlesssteelwasusedtotestthemodel.There-sultshowsthatgoodmorphologyoflappingandaccumulationcanbeattainedbyproperadjustmentofprocessingparameters，andaccordingly，thedensity，surfacequalityandmechanicalpropertiesoftheSLMparthaveameliorated.Keywords:a

6、dditivemanufacturing;selectivelasermelting;moltenpool;lappingandaccumulation;morphology目前，增材制造技术已向直接快速制造功能性零件的方向发展［1－2］，选区激光熔化可采用多种纯金属或合金材料(不锈钢、工具钢、钛合金等)，直接制造相对密度接近或达到100%，总体力学性能比铸造方法制成的金属件好，尺寸精度及表面粗糙度优良，仅需或无需简单后处理(如喷砂、抛光等)即可直接投入实际使用的金属零件［3－6］，是增材制造技术发展趋势的典型代表［7

7、］，因而具有广阔的发展前景。选区激光熔化采用逐道熔线相互搭接形成层面，逐个层面相互堆积，最终形成零件的原理，因而熔池的搭接及堆积形貌对成型质量的影响十分重要。但当前文献对这方面的研究还不够深入，为此，本文针对316L不锈钢材料在选区激光熔化成型过程中的熔池搭接及堆积形貌特征展开研究，归结出其特征与主要加工参数之间的关系，据此研究熔池搭接及堆积形貌的优化方法，并进行实验验证。选区激光熔化成型过程的熔池搭接堆积形貌特征分析1同层内的熔池搭接形貌的特征分析如图1所示，选区激光熔化增材制造是一个逐道熔池相互搭接形成成型面，逐个

8、成型面相互堆积形成体的过程。因而成型零件的成型包括了同一层内的熔池搭接以及不同层间的熔池堆积，其形貌也决定于这两个方面。图2是同层内多道熔线搭接的分析模型。该模型中，粉层铺设在一块铁基板上，然后采用激光逐道熔化金属粉末，熔化所得的金属熔线(这里显示了4道)再1.1·46·如图3a所示，当采用X或Y向扫描策略时，由于各层采用的扫描策