基于小功率激光烧结的金属零件模具快速制造工艺研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基于小功率激光烧结的金属零件/模具快速制造工艺研究姓名：王成申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：史玉升20050428摘要选择性激光烧结是一种比较成熟的快速成型技术利用选择性激光烧结技术实现金属零件和模具的快速制造具有广阔的应用前景也是目前研究的热点和难点在国外激光烧结覆膜金属粉末可以间接成型金属件而且这项技术已成功应用在模具工业上但由于技术垄断和对材料及工艺都保密我国难以掌握和应用本文的目的就是研究小功率激光烧结金属粉末材料及其成型工艺主要研究内容和结果如下研究了环氧

2、树脂与金属均匀混合粉末作为SLS成型材料这种粉末有制备简单成本低成型性好的优点根据高分子聚合物与金属材料粘接性能的好坏选择E-20E-12E-03三种环氧树脂作为粘接剂选择316L45号钢铁作为结构材料并确定了粘接剂和结构材料的质量配比对环氧树脂与金属均匀混合粉末的激光烧结原理做了探讨从理论上分析了激光功率扫描速度扫描间距单层层厚四个激光烧结工艺参数对原型件强度和精度的影响用正交实验的方法优化了激光烧结的四个工艺参数优化的工艺参数为激光功率为14W扫描速度为2000mm/s扫描间距为0.1mm单层层厚为

3、0.1mm对原型件的降解高温烧结熔渗等后处理展开了研究分析了降解温度保温时间保护气氛对降解过程的影响分析了高温烧结的机理和过程高温烧结参数对烧结件性能的影响总结了烧结收缩规律给出减小和补偿烧结收缩的措施研究了纯铜青铜环氧树脂三种熔渗材料及熔渗工艺并对熔渗前后的制件性能作了对比本文通过研究小功率激光间接成型金属零件和模具制造出具有复杂几何结构的金属零件和具有随形冷却流道的注塑模具关键词选择性激光烧结参数优化原型件后处理降解高温烧结熔渗IAbstractSelectiveLaserSintering(SLS

4、)isakindofmatureRapidprototyping(RP).AtpresentitishotissueanddifficultproblemthatSLSisappliedtomanufacturemetalpartandmouldrapidly.Therapidmanufactureofmetalpartandmouldhaswideapplicationinmechanicalindustry.Acoatedmetalpowderhasbeenusedtofabricatemetalp

5、artandappliedtomouldindustrysuccessfullythroughindirectSLSintheforeigncountry.Butthetechnologyandmaterialarekeptsecrettoourcountry.Thepurposeofthispaperisfocusonindirectselectivelasersinteringmetalpartandmould.Themainresearchcontentsandresultsareasfollow

6、s:EpoxyresinandmetalpowderareaveragelymixedasSLSmaterialwhichisveryeasytoproducewithlowcostandgoodformingproperty.ThreekindsofEpoxyresin,E-20E-12E-03,areinvestigatedasbinderaccordingtocombinationwithmetalandmetalof316L,steel45,ironareselectedasstructurem

7、aterial.Theproportionofthebinderisalsodetermined.TheprincipleoflasersinteringforSLSmaterialhasbeendiscussed.Theeffectofsinteringparametersonstrengthandaccuracyofgreenpartisanalysedtheoretically.Sinteringparameterswhichincludelaserpower,scanningspeed,scan

8、ningspaceandlayerthicknessareoptimizedasfollows:P=14w,v2000mm/s,d0.1mm,h0.1mm.Post-processingofgreenparthasbeeninvestigatedtoo.Debindingtemperature,keepingtimeandprotectionatmosphereareanalysedforremovalofbinder.Hightemper