全密度功能性复杂金属零件的激光直接快速制造

 针对具有复杂结构的全密度功能性金属零件快速制造难题,探讨了该类零件的选区激光熔化直接快速制造方法,并结合实验,重点对同步保证选区激光熔化快速制造金属零件成型密度及精度的工艺进行了研究。结果表明：同步消除球化、飞溅及气孔对成型件致密性及精度的影响是实现选区激光熔化快速制造全密度功能性复杂金属零件的难点及关键;在维持良好的抗氧化气氛条件下,可采用尽可能薄的铺粉厚度及恰当调节其它成型参数的方法,以保证对上一层有足够的重熔量来消除球化及气孔现象;同时,采用合适的扫描策略,可弱化飞溅对成型质量的影响来解决工艺难题。采用该工艺方案可快速制造全密度功能性复杂金属零件,所成型的316L不锈钢叶轮零件相对密度为99.8%,硬度为HB192,表面粗糙度约为40 μm,尺寸精度在±0.1 mm以内,稍经打磨后即可投入使用。     

实时混粉梯度材料SLM成型系统构建与实验

为了在成型过程中,方便地在零件上按需获得梯度材料成分,采用了集成同步送粉碰撞混合、锥形聚集混合、气流混合等多重混粉动作的实时混粉方法,研制成梯度材料激光选区熔化增材制造系统,并展开了梯度材料成型实验验证,结合试样照片、显微图像及能谱仪检测,分析了成型效果。结果表明,系统可自由按需在水平及垂直方向添加成分渐变材料,可方便获得具有复杂外形结构的梯度材料零件;成型件梯度材料区域微区成分分析显示,各微区内元素平均质量分数离散程度小,成型过程中每层平均混粉时间10s~15s时,各微区主要元素变异系数不超0.59,达到了较好的混合均匀性。该研究为自由制造梯度材料零件提供了新途径。     

选区激光熔化快速制造个性化不锈钢股骨植入体研究

为解决传统人工股骨植入体个体匹配性差,结构强度与生物活性难统一等问题,提出了个性化股骨植入体的优化设计及制造方法.采用解剖学建模技术设计出外形匹配,内含三维网状构架的假体模型.利用316L不锈钢粉末结合选区激光熔化快速成型技术在含氧量小于0.15%的气氛下,完成实体制造.研究结果表明,该方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化人工股骨植入体.提出的优化结构的设计方法能使不锈钢植入体的质量减少65.5%,符合设计需求.表面质量较好,尺寸误差在±1mm以内,未经打磨表面粗糙度达到Ra30μm,硬度达到HRC32.     

Ti-Ni合金选区激光熔化快速成型基础实验研究

选区激光熔化（SLM）是一种极具挑战力的新型快速成型技术，能一步加工出具有冶金结合，相对密度接近100%，具有复杂结构、高的尺寸精度及好的表面粗糙度的金属零件。选用适用于医学植入体的Ti-Ni合金材料进行了选区激光熔化成型实验研究。讨论了扫描速度、铺粉厚度、激光功率等加工参数对成型致密性及成型精度的影响。设计和成型了梯度网格结构，重点分析了翘曲变形现象的成因及消除方法，认为可通过特殊的扫描策略，减小成型件各处温差的方法有效消除成型件的翘曲变形。对成型样品的内部组织显微分析表明，成型样品达到了完全的冶金结合，内部由枝晶和等轴晶两种组织构成，其分布取决于扫描方式、扫描速度、激光功率等参数。     

选区激光熔化直接成型个性化牙冠牙桥研究

为了探索应用数字化反求设计结合选区激光熔化快速成型技术制作个性化牙冠牙桥的可行性,通过Laser-denta扫描系统测量牙列模型并 3 维重建其数字化外形,采用计算机辅助设计了牙冠牙桥。利用自主研发的选区激光熔化快速成型设备Dimetal-280进行了316L不锈钢粉末的正交实验工艺研究,获得优化参量,并用该参量加工设计了牙冠牙桥。结果表明,该方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化牙冠牙桥,且成型速度快、尺寸精度高、表面质量好、误差在±0.15mm以内,未经打磨表面粗糙度达到20μm;与传统加工方式相比,反求工程结合选区激光熔化快速成型的方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化金属牙冠牙桥,为其应用于口腔修复体的计算机辅助设计与制造提供了科学依据。     

316L不锈钢粉末光纤激光选区熔化特性

采用自行研制的光纤激光选区熔化快速成型设备,研究了选区激光熔化316L不锈钢粉末工艺参数、能量输入与样件致密度、表面形貌之间的关系以及微观组织特征。结果表明:扫描速度对成型效果影响最为显著;样件致密度随着激光能量密度提高有逐渐增大的趋势;能量密度作为选区激光熔化工艺的技术指标具有可操作性;表面形貌由激光功率与扫描速度比值所决定。深入探讨了能量输入、熔化凝固行为、激光功率与扫描速度比值与样件致密度、表面形貌的关系。结果表明:选区激光熔化凝固组织层内、层间熔合处为弧形,且为冶金结合,金相组织主要由柱状晶与等轴晶组成,层内靠近熔合线周围是柱状晶,而层间靠近熔合线附近主要是细小等轴晶,晶粒直径为1μm左右。     

Direct manufacturing of Cu-based alloy parts by selective laser melting

The frequent defects of the metal parts, such as non-fully melting, thermal strain, and balling, which are produced by selective laser melting (SLM) that is a novel method of one-step manufacturing, are analyzed theoretically and experimentally. The processing parameters significantly affect the quality of the final parts, and simultaneously, the appropriate laser mode and the special scanning strategy assure a satisfying quality of the final parts. The SLM experiment is carried out using Cu-based powder. The metal part is divided into several scanned regions, each of which is scanned twice at the cross direction with different scanning speeds. The microstructure is analyzed on microscope. The results show that the part is metallurgically bonded entity with a relative density of 95%, and the microstructure is composed of equiaxial crystal and dendritic crystal whose distributions are mainly decided by the scanning strategy.     

BSC Abis接口的IP组网探讨

文章从BSC设备架构的IP化趋势出发,通过对Abis接口IP化后的层二组网和层三组网的分析对比,提出层二层三混合组网是目前较为经济和可靠的方案,并对该方案进行实验室环境验证测试,证明了其可行性.     

3SCAbis接口的IP组网探讨

文章从BSC设备架构的IP化趋势出发,通过对Abis接口IP化后的层二组网和层三组网的分析对比,提出层二层三混合组网是目前较为经济和可靠的方案,并对该方案进行实验室环境验证测试,证明了其可行性。     

铜磷合金粉末选区激光熔化成型研究

为了应用选区激光熔化技术直接制造金属零件,采用Dimetal 240快速成型机对平均直径为75μm的铜磷合金粉末进行了工艺试验。成型机配备200W半导体抽运Nd:YAG激光器,激光功率为103W～117W,内部扫描速度为0.25m/s～0.41m/s,边框扫描速度为0.15m/s,铺粉厚度为0.2mm。所得试样用扫描电镜和光学显微镜进行了微观组织分析。试样层问结合为冶金结合,致密度达到90%以上,层内组织为细长枝晶,层问组织为细小等轴晶。结果表明,通过设定合适的工艺参量,选区激光熔化技术可以直接成型金属零件。