316L粉末间接激光烧结的工艺参数对温度场的影响_王典

《316L粉末间接激光烧结的工艺参数对温度场的影响_王典》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年7月机械设计与制造工程Jul．2013第42卷第7期MachineDesignandManufacturingEngineeringVol．42No．7DOI:10．3969/j．issn．2095－509X．2013．07．003316L粉末间接激光烧结的工艺参数对温度场的影响王典，贾蕾，葛小兵(江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013)摘要:提出了一种新的热物性参数计算方法，以有限元分析软件ANSYS为平台，利用参数化设计语言APDL语言编写程序，对316L不锈钢粉末与PA6粉末的混合粉末激光烧结的温度场进行了数值模拟。通过工艺参数的对比分

2、析，找到了合适的工艺参数。研究了激光功率和扫描速度这两个工艺参数。对研究金属粉末间接法激光烧结的温度场具有参考价值。关键词:激光烧结;温度场;有限元;ANSYS中图分类号:TH12;TG665文献标识码:A文章编号:2095－509X(2013)07－0009－04选择性激光烧结(SLS)又可称为选区激光烧PA6粉末混合的材料作为烧结材料，通过计算公式结，是利用激光有选择地逐层烧结粉末，逐层的叠确定了不同温度下的热物性参数。利用参数化设加，从而预定形状的三维实体零件的一种快速成形计语言APDL语言实现了激光高斯热源的移动加制造方法。SLS最初只能用于塑料粉

3、末和蜡粉的载，对金属粉末激光烧结过程的温度场进行了模成形。20世纪90年代初，德国EOS公司与芬兰的拟。因为温度场的变化主要取决于激光功率和激ＲapidProductInnovations合作，研制出可用于SLS光扫描速度的变化，所以研究了不同激光功率和不成形的烧结不收缩铜粉和不锈钢粉，从而将SLS同激光扫描速度时温度场的分布情况，为试验选取［1］技术的应用领域拓展到了金属材料成形领域。合理的工艺参数提供了理论上的指导。利用SLS工艺直接烧结金属粉末成形三维零部件是SLS技术发展的目标之一，也是快速成形制造的1模拟试验最终目标之一。国内外科研人员在这方面做

4、了大1．1试验材料热物性参数的确定量的研究工作，并初步取得了一些成果，在某些高金属粉末间接法激光烧结的粉末混合方式有科技领域得到了一定范围的应用。两种:一种为覆膜法;一种为机械法。机械法混合目前，对SLS温度场的模拟研究，国内外已有需要确定金属粉末与有机材料各自所占的比例。不少报道，但主要都集中在聚合物材料方面，而对通过查阅参考文献，得知当有机材料所占比例为金属材料烧结温度场模拟方面的研究却相对较［6］［2－5］4%～5%时有较好的烧结效果。本文模拟所用少。同时因为金属粉末选择性激光烧结是一的试验材料为95%的316L不锈钢粉末与5%的尼个涉及激光与材料相

5、互作用、粉末烧结理论等知识龙PA6粉末，并采用机械法混合的材料。316L不的复杂冶金过程，其瞬态温度场的分布情况和变化［7］规律比较复杂。故本文在考虑了材料的热物性参锈钢粉末的化学成份见表1。316L不锈钢粉末数随温度变化的情况下，以316L不锈钢粉末与与PA6粉末的性能见表2。表1316L不锈钢粉末的化学成份化学成份CSiMnPSNiCrMoFe含量/%≤0．03≤1．00≤2．00≤0．035≤0．0312～1516～182～3其余收稿日期:2013－03－07基金项目:江苏高校优势学科建设工程资助项目和江苏省高等教育自然科学研究基金资助项目(11KJ

6、A460003);江苏省光子制造科学与技术重点实验室开放基金资助项目(GZ201114)作者简介:王典(1988—)，男，湖北黄冈人，江苏大学硕士研究生，主要研究方向为快速成形技术。·9·2013年第42卷机械设计与制造工程表2316L不锈钢粉末与PA6粉末的性能的三维热表面效应单元为SUＲF152。划分后的网理论密度/熔点范围/格如图1所示。粉末材料－3颗粒形状粒度/目(g·cm)℃316L8．01375～1450不规则300PA61．13215～225不规则120粉末激光烧结模拟是一个非线性瞬态分析的过程，在模拟的过程中，如密度、热传导系数、比热容等热

7、物理参数都需要确定，而且参数会随着温度的变化而发生变化。对于单一316L不锈钢粉末，通过查阅工程材料手册可获得其在不同温度下的图1烧结模型有限元网格划分［7］一些热物性参数，并且根据不同温度下的不同热物性参数，通过APDL语言对316L不锈钢粉末1．3加载与求解材料属性进行定义。但是间接法烧结需要定义两本模拟试验采用的激光器为CO2激光器，波种粉末的混合粉末的性能参数，这就需要找到一种长10．6μm，设定激光光斑半径r=0．4mm，分别计算方法。本试验通过式(1)可计算出混合粉末设定激光的扫描速度为v1=0．02m/s、v2=的性能参数，95%的316L不

8、锈钢粉末与5%的尼0．04m/s，激光的功率P1=4W、P2=6W