金属粉末的激光快速微成形技术的分析

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1、北京工业大学博士后研究报告内容摘要金属粉末的激光微成型技术是目前国际上激光微成型领域的前沿研究课题，本文从微机械MEMS的发展八手，概述了微机械的国内外现状，阐明了微机械的发展依赖于微制造技术水平的发展。通过介绍微机械加工的各种工艺方法，特别是全面介绍了激光微加工技术的现状后，对MEMS微细加工的要求不仅向缩小尺寸和提高精度等方向进行，而且越来越向着加工多样化的方向发展，有了更加深刻、清晰的认识。本文提出了金属粉末材科激光熔化沉积微成型的关键技术：即微细粉末的输送和汇聚技术咀及激光的精细聚焦技术，这是实现送粉激光微成型的关键。并对此进行了研究，目

2、前这两方面的研究都取得了阶段性的成果：研制的微细粉末送粉器可以精确、稳定输送微米甚至纳米粉；采用Nd：YAG环形腔外倍频的方法获得了短波长532nm，聚焦光斑降低至15微米以下的激光。-本文还研究了YAG、CO，与准分子激光与金属粉末材料的相互作用规律，通过大量试验分析了激光扫描金属粉末栩料的球化效应，采用金属粉末材料的激光选区烧结工艺，通过优化工艺参数，成功地进行了激光微成型。结果显示，粉末颗粒越细，可以成形的尺寸越小，同时，烧结所需的激光功率可以大大减小，并首次提出了激光选区气化烧蚀微成型的新工艺，烧蚀成形了壁厚为100微米的金属汉字，建立了

3、激光气化烧蚀成形的物理模型。除了选区激光烧结成形外，还研究了金属粉末熔覆成形方法中各种工艺参数对微成型的影响，其中球化效应是影响激光成形的主要因素。对上述两种成形过程的球化机理进行了初步的探讨，粉末材料球化的主要原因是热输入不足造成的。而增加热输入又会使粉末材料熔化增加。影响成型尺寸。通过优化工艺参数，获锝了线宽为400微米的连续金属“线”，为今后获得更加微小的成形件打下了基础。无论哪种成型方式都离不开计算机程序，基于特殊的戍形系统，研究开发了基于STL文件的分层切片软件RPSlice2000和基于六轴机器手的激光成形离线自动编程系统，通过分层软

4、件获得三维物体的截面轮廓数据，系统可结合成形加工参数，自动将分层数据转化为六轴机器手激光成形系统的控制指令，该离线自动编程系统解决了机器手激光加工示教编程效率低下的问题，有效地提高了成形质量，将激光快速成形引入到激光机器手系统中，拓展了激光机器手的应用领域。最后。北京工业大学博士后研究报告对采用三倍频激光和光纤激光进行微成型进行了深入分析，激光二极管泵浦固体激光由于波长段、脉宽窄、光束质量高和光纤激光无法匹敌的高光束质量，可以进行精细聚焦，有望在激光微成型中发挥更大作用，为进一步研究金属粉末材料的激光微成型技术开辟了新的方向。，。关键词：金属粉，

5、送粉器，激光，烧蚀，微成型，倍频激光，分层，机器手，自动编程一——————————————————————————————————————P———一一一北京三些查兰堡圭亘型鉴塑堂——ABSTRACTI。asermicrofabricationtechnologyofmetallicpowderisthefrontierresearchfieldofmicrofabricationallovertheworldatpresent．Inthisresearch，itstartsfromthehistoryofMEMSanditsdevelopment

6、．Thedomesticandforeigncurrentsituationsaresummarized．ItisclearlyexpoundedthatthedevelopmentofMEMSreliesonthedevelopmentofmicromanufacturetechnique，Thevariousmicrotechnologieshavebeenintroduced．Especiallyafterlasermicrofabricationhasbeenintroduced，itshowsclearlythattheprocesso

7、fMEMSnotonlyisfocusedonreducingthesizeandraisingtheprecisionbutalsoconcentratedondevelopingvarioustechnologiestowardsdiversifyprocessing．Thekeytechnologiesthatmetallicpowdermaterialismeltedbylasertofabricatemicropartbydepositionhavebeenputforwardinthisinvestigation．Thesearedi

8、fficultpointsthathowthepowdermaterialistransportedandfocusedaswellas