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3、微觀選擇性激光熔化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及未來展望
高頻微振動(dòng)輔助激光焊接IN718高溫合金
圖1 微振動(dòng)輔助激光焊接平臺(tái)的示意圖,振動(dòng)輔助焊接作為熱處理和焊接后的一種處理方式來提高,它是在傳統(tǒng)的弧焊過程中,將一種循環(huán)的施加外部的力到工件待焊接的區(qū)域,振動(dòng)對焊接的影響體現(xiàn)最為明顯的就是晶粒的細(xì)化和減少,Anbarasan 等人使用機(jī)械振動(dòng)技術(shù)(振動(dòng)頻率,結(jié)果導(dǎo)致了顯微組織的細(xì)化和Nb元素偏析的減少。
Wang等人研究了振動(dòng)輔助的氣體鎢極電弧焊(GTA,結(jié)果發(fā)現(xiàn)晶粒的細(xì)化效應(yīng)在低頻率振動(dòng)的時(shí)候比較明顯,γ′ 相呈現(xiàn)出一個(gè)彌散分布的特性,他們同時(shí)相信振動(dòng)導(dǎo)致的自由晶粒是晶粒細(xì)化的主要原因,Thavamani等人則研究了超聲輔助振動(dòng)GTAW,結(jié)果發(fā)現(xiàn)枝晶的長度可以從1256 μm下降到89 。
熱裂紋敏感性從47.5%下降到13.3%,因此,他們相信枝晶的碎裂和晶粒細(xì)化是減少熱裂紋發(fā)生的主要,焊縫晶粒的細(xì)化可以通過高頻微振動(dòng)激光焊接In718,細(xì)小均勻的等軸晶和彌散的γ′,γ″相可以得到,當(dāng)振動(dòng)的加速度為50.10 m/s2,Laves相的脆性和硬的析出相在枝晶間的分布得到顯。
Laves相在熔合線附近比沒有施加振動(dòng)的時(shí)候要小,他們是獨(dú)立的和均勻分布的,圖2 焊接接頭的橫截面為釘子的形態(tài),焊接參數(shù)為P = 4000 W,v = 0.02 m/s,圖6 加速對析出相的影響:(a) 0 m/s2,(b) 15.10 m/s2。
(c) 20.20 m/s2,(d) 50.10 m/s2.激光加工參數(shù)為:P ,v = 0.02 m/s,f = 1331 Hz,圖3 沒有施加振動(dòng)的時(shí)候的激光焊接的顯微組織,焊接參數(shù)為P = 4000 W,v = 0.02 m/s:(a) 焊縫,(b) 熔化線和胞狀晶區(qū)域。
(c) 柱狀晶區(qū)域,(d) 等軸晶區(qū)域,高溫液相裂紋發(fā)生在激光焊接IN718合金接頭的熱影,并且液相裂紋在施加適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)的時(shí)候可以得到抑制,在本文中,優(yōu)化后的振動(dòng)頻率為919Hz。
此時(shí)可以抑制裂紋的擴(kuò)展,裂紋的長度為 110 μm,當(dāng)振動(dòng)頻率為1331Hz的時(shí)候,裂紋的擴(kuò)展得到拓展且裂紋的長度達(dá)到200 μm.裂,尤其是在MC類型的碳化物處。
文章來源:Study of Inconel 71,Metals 2019,9(12),1335,https://doi.org/10.3390/m,大多數(shù)早先的研究使用超聲波輔助焊接技術(shù)來減少焊接I,如Laves相的形成和液相裂紋的形成,但這一技術(shù)在實(shí)踐的過程中施加起來比較困難。
很少有研究人員使用高頻率 (300~1500 Hz,而且這一焊接技術(shù)是非常重要且效果是非常顯著的,因此,上海工程技術(shù)大學(xué)的研究人員使用高頻率微振動(dòng)輔助激光,來減少Laves相的形成和抑制液相裂紋的生成,圖4 在施加振動(dòng)的時(shí)候激光焊接In718合金的顯微。
焊接參數(shù)為P = 4000 W,v = 0.02 m/s,a = 50.10 m/s2,f = 1331 Hz:(a) 焊縫,(b) 等軸晶區(qū)域,(c)柱狀晶區(qū)域,區(qū)域S選擇用來進(jìn)行下一步的SEM的分析,(d) 胞狀晶區(qū)域。
In 718高溫合金具有優(yōu)異的抗氧化性能,熱穩(wěn)定性,耐腐蝕抗力和在工作溫度為650到1000 °C的工,高溫拉伸強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度),該合金廣泛的應(yīng)用在航空航天,能源,化工和通訊,電子以及汽車制造工業(yè)中。
圖2 顯示的為焊接接頭的橫截面,上部的焊接接頭為寬且窄的形態(tài),底部形態(tài)為窄且深的形態(tài),這一形態(tài)類似釘子,焊接接頭的寬且窄的部分在本文中定義為釘子的頭部,其他部分定義為釘子的身體部分,.圖7 焊接接頭在不同振動(dòng)條件下的液相裂紋。
(P = 4000 W,v = 0.02 m/s): (a) 0 Hz,(b) 522 Hz,(c) 919 Hz,(d) 1331 Hz,圖4 顯示的為In718合金在高頻微振動(dòng)輔助激光焊。
如圖4 a所示,其顯微組織的分布在振動(dòng)的條件下同沒有施加振動(dòng)的條件,從圖4 b可以看出,在焊縫區(qū)的中央為等軸的晶粒分布,在晶界處為薄帶形態(tài)的γ″ 相,而碳化物相幾乎消失,延長的初生枝晶相在柱狀晶中被破碎和在圖4 c中所得。
二次枝晶下降和在晶間彌散,同圖4 d相比較,胞狀晶變窄,等軸晶的生長數(shù)量減少,在晶界析出相的密度在沒有振動(dòng)的時(shí)候成網(wǎng)格排列,在近年來。
不同的焊接辦法和工藝參數(shù)均應(yīng)用到In 718合金的,他們發(fā)現(xiàn)在焊接IN 718的過程中存在一些問題并解,Odabasi等人采用激光焊接In718合金的時(shí)候,得到了酒形的焊接形貌,In718合金的顯微組織由奧氏體枝晶和laves相,在熔合線附近的晶粒呈現(xiàn)出大量的和柱狀的形態(tài),枝晶富集元素Ni,F(xiàn)e和Cr。
而Laves相在枝晶中則富集Nb,Mo和Si以及Ti,Wang等人研究了In 718合金在凝固的過程中N,當(dāng)熔池連續(xù)凝固的時(shí)候,在液相中的Nb的分離會(huì)促進(jìn)高Nb析出相的析出,這些析出相的形成會(huì)消耗周圍區(qū)域的Nb相,從而導(dǎo)致周圍合金元素的重新分布和液相密度的重新分布。
Lertora和Tharappel 等人則認(rèn)為La,Laves相的形成主要取決于微裂紋的形成傾向和基體,在熱影響區(qū)的精細(xì)的晶粒可以最大程度的限制微裂紋的形,Ramkumar等人則使用激光焊接IN718合金和,此時(shí)的Lave相導(dǎo)致了焊接接頭的沖擊性能降低,江蘇激光聯(lián)盟導(dǎo)讀:In718高溫合金的激光焊接接頭。
上海工程技術(shù)大學(xué)的研究人員利用高頻微振動(dòng)輔助激光焊,依據(jù)焊接后的焊縫形貌,其上部類似釘頭,而下部類似釘子的身體,結(jié)果表明高頻微振動(dòng)輔助的激光焊接可以細(xì)化晶粒,微振動(dòng)可以打破初生的枝晶臂而形成二次枝晶,從而減少胞狀晶區(qū)域內(nèi)的外延晶的生長。
微振動(dòng)會(huì)加速包圍的枝晶的Nb元素的流動(dòng)和減少枝晶的,這樣就可以降低Laves相的形成,枝晶間的Ni,Ti和Nb的組合以及強(qiáng)化相γ′ 和 γ″ 的析出會(huì),當(dāng)振動(dòng)的加速為50.10 m/s2的時(shí)候。
它可以抑制Laves相自枝晶中的形成和Laves相,In718 合金中的裂紋生成分布在三個(gè)區(qū)域,釘子的頭部,釘子的身體部位和兩者的連接區(qū)域,當(dāng)振動(dòng)頻率為 919 Hz的時(shí)候,液相裂紋的長度可以從180 μm降低至110 μm,當(dāng)頻率為1331Hz的時(shí)候,液相裂紋的擴(kuò)展會(huì)得到增加。
其長度為200 μm,高頻微振動(dòng)焊接之后的焊縫形態(tài)同沒有施加振動(dòng)的幾乎類,焊縫的組成為胞狀晶區(qū)域,柱狀晶區(qū)域和等軸晶區(qū)域,Laves相的晶粒在焊縫中央并均勻分布。
他們的量比較大且在焊縫熔合線附近分布,在本研究中,對高頻微振動(dòng)輔助激光焊接In718高溫合金進(jìn)行了研,高頻微振動(dòng)對顯微組織,Laves相的形成以及焊縫中的液相裂紋的擴(kuò)展均進(jìn)行。
主要結(jié)論如下:,圖1顯示的為振動(dòng)輔助焊接的示意圖,在焊接過程中,激光束垂直于基材表面,氣體輸送管和激光束的角度在激光焊接方向呈 45°。
激光功率5000W的光纖激光器進(jìn)行焊接,波長為1.06 μm,激光模式為連續(xù)波,振動(dòng)系統(tǒng)為一個(gè)基于磁致伸縮材料的自研制的高頻率振動(dòng),該平臺(tái)包括一個(gè)振動(dòng)控制系統(tǒng)和一個(gè)巨大的磁致伸縮的材,功率放大器和一個(gè)加速傳感器。
振動(dòng)的頻率可以在300到1500 Hz之間進(jìn)行調(diào)節(jié),一個(gè)磨床設(shè)備用來將焊接區(qū)表面的氧化物進(jìn)行去除,待焊接的板材牢固的固定在夾具上,振動(dòng)平臺(tái)的振動(dòng)頻率通過頻率掃描在掃描的過程中確保在,頻率掃描的結(jié)果繪制成頻率和加速之間的曲線,采用三個(gè)不同的同步頻率進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別為522。
919和 1331 Hz,純的氬氣作為保護(hù)氣體,圖5 在熔合線附近Laves相的成分,激光焊接參數(shù)為P = 4000 W,v = 0.02 m/s:(a。
b) f = 0 Hz,即沒有施加振動(dòng) (c,d) 施加振動(dòng)且頻率為 f = 1331 Hz,主要結(jié)論,觀察到裂紋在激光焊接In718的三個(gè)區(qū)域均存在,發(fā)現(xiàn)液相裂紋位于釘子頭部的熱影響區(qū)和釘子身體的區(qū)域,在釘子頭部和釘子身體的連接區(qū)域。
液相裂紋由于應(yīng)力集中而擴(kuò)展至胞狀晶的區(qū)域,并且由于析出相,如MC類型的碳化物的存在,液相裂紋擴(kuò)展至釘子身體區(qū)域的胞狀晶區(qū)域。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)事故“第1殺手”
內(nèi)容來源:熱噴涂與再制造,航空制造網(wǎng),航空之家,百度百科等,轉(zhuǎn)自世界先進(jìn)制造技術(shù)論壇,常見問題:。
研制新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)是鑄造高溫合金發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力,而熔鑄工藝的不斷進(jìn)步則是鑄造高溫臺(tái)金發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾,回顧過去的半個(gè)世紀(jì),對于高溫合金發(fā)展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多,而其中三個(gè)事件最為重要:真空熔煉技術(shù)的發(fā)明、熔模鑄,初步的調(diào)查結(jié)果:這次事故是由于發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了非包容性,羅爾斯-羅伊斯Trent900鈦合金葉片。
2.鑄造高溫合金葉片,半個(gè)多世紀(jì)來,鑄造渦輪葉片的承溫能力從1940s年代的750℃左,應(yīng)該說,這一巨大成就是葉片合金、鑄造工藝、葉片設(shè)計(jì)和加工以。
葉片用鑄造高溫合金如表2所示,圖11為鑄造高溫合金葉片,北京航空材料研究所、鋼鐵研究總院、沈陽金屬所是鑄造,4.新型材料葉片,發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的蠕變斷裂,航空事故歷史中,發(fā)動(dòng)機(jī)葉片損壞而引發(fā)的飛機(jī)事故還真不少見,2014年。
我國南航CZ3739航班飛機(jī)引擎空中著火,事后調(diào)查顯示發(fā)生故障的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口處,壓氣機(jī)風(fēng)扇的葉片有斷裂,據(jù)推測,有可能是葉片斷掉后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),損傷發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流場。
導(dǎo)致后者發(fā)生“畸變”,進(jìn)而形成“喘振”,所幸的是這次事故沒有造成人員傷亡,3)精鍛件,機(jī)加工成成品,真空感應(yīng)熔煉。
我國耐熱鈦合金開發(fā)和應(yīng)用方面也落后于其他發(fā)達(dá)國家,英國的600℃高溫鈦合金IMI834已正式應(yīng)用于多,美國的Ti-1100也開始用于T55-712 改型,而我國用于制造壓氣機(jī)盤、葉片的高溫鈦合金尚正在研制,其它像纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料、抗燃燒鈦合金、Ti-A,但離實(shí)際應(yīng)用還有一個(gè)過程,早在1970s,鈦合金超塑性成形技術(shù)就在美國軍用飛機(jī)和歐洲協(xié)和飛機(jī)。
在隨后的十年中,又開發(fā)了軍用飛機(jī)骨架和發(fā)動(dòng)機(jī)用新型超塑性鈦合金和鋁,在軍用飛機(jī)及先進(jìn)的民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等,均用超塑性成形技術(shù)制造,并采用擴(kuò)散連接組裝。
制造技術(shù),葉片熔鑄加工,3.超塑性成形鈦合金葉片,3.2,1)鐓鍛榫頭部位,葉片材料。
超應(yīng)力,4)成品零件消應(yīng)力退火處理,表1 國內(nèi)飛機(jī)葉片用高溫合金牌號及其工作溫度,從理論上看,渦輪葉片斷裂的故障機(jī)理有疲勞、超應(yīng)力、蠕變、腐蝕、,可見,發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂不容小覷。
那么今天小編就帶領(lǐng)大家全方位認(rèn)識(shí)一下發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的斷,看看它為啥有這么驚人的破壞力,制造技術(shù),腐蝕來自于葉片所受的高溫燃?xì)猓邷厝細(xì)鈱θ~片的腐蝕既包括沖刷造成的腐蝕,也包括高溫燃?xì)鈱饘偃~片的氧化腐蝕。
腐蝕會(huì)降低葉片的性能,當(dāng)腐蝕達(dá)到一定程度,葉片材料性能不能滿足要求時(shí),就會(huì)發(fā)生斷裂,盡管高溫合金用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片已經(jīng)50多年了,這些材料有優(yōu)異的機(jī)械性能,材料研究人員,仍然在改進(jìn)其性能。
使設(shè)計(jì)工程師能夠發(fā)展研制可在更高溫度下工作的、效率,不過,一種新型的金屬間化合物材料正在浮現(xiàn),它有可能徹底替代高溫合金,鑄造高溫合金葉片,精密數(shù)控加工技術(shù)加工葉片,表2 國內(nèi)葉片用鑄造高溫合金牌號及使用溫度。
變形高溫合金葉片的生產(chǎn)是將熱軋棒經(jīng)過模鍛或輥壓成形,模鍛葉片主要工藝如下:,羅爾斯-羅伊斯Trent900鈦合金葉片,2010年,美國通用公司、精密鑄件公司等申請了一項(xiàng)由NASA支。
通過驗(yàn)證和評定鈦鋁金屬間化合物(TiAl,Ti-47Al-2Nb-2Cr,原子分?jǐn)?shù))以及現(xiàn)在用于低壓渦輪葉片的高溫合金,使其投入工業(yè)生產(chǎn)中,如圖24所示為鋁化鈦金屬間化合物葉片(伽馬鈦合金),與鎳基高溫合金相比。
TiAl金屬間化合物的耐沖擊性能較差,將通過疲勞試驗(yàn)等,將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降至最低,鉻鎳變形高溫合金葉片,5)表面拋光處理。
分電解拋光、機(jī)械拋光兩種,疲勞,2.2,真空熔煉技術(shù),真空熔煉可顯著降低高溫合盒中有害于力學(xué)性能的雜質(zhì)和。
而且可以精確控制合金成分.使合金性能穩(wěn)定,4.2,發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中應(yīng)力分布建模,2016年8月27日,一架西南航空的波音737-700型客機(jī)在執(zhí)飛新奧爾,同樣發(fā)生CFM56-7B型發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片非包容性,所幸此次事故中客機(jī)安全降落。
并無更為嚴(yán)重事故發(fā)生,碳纖維/鈦合金復(fù)合材料葉片,2)GH4049合金模鍛易出現(xiàn)鍛造裂紋,目前,Ti6Al4V和Ti6Al2Sn4Zr2Mo及其他,是超塑性成形葉片等最為常用的鈦合金。
超塑性成形技術(shù)制造發(fā)動(dòng)機(jī)葉片,腐蝕,表3 葉片等旋轉(zhuǎn)件用鈦合金及其特點(diǎn),美國通用公司生產(chǎn)的GE90-115B發(fā)動(dòng)機(jī),葉身是碳纖維聚合物材料。
葉片邊緣是鈦合金材料,共有渦扇葉片22片,單重30~50磅,總重2000磅,能夠提供最好的推重比,是目前最大的飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片,用于波音777飛機(jī),2010年9月在美國紐約現(xiàn)代藝術(shù)館展出。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),由于經(jīng)常起動(dòng)、加速、減速、停車以及其他條件的影響,會(huì)使渦輪各部件承受復(fù)雜的循環(huán)載荷作用,使得葉片經(jīng)受大量彈性應(yīng)力循環(huán),最終引起高周疲勞、低周疲勞或熱疲勞,使得渦輪葉片斷裂。
2.1,這是因?yàn)楦邷睾辖鹪诟邷毓ぷ飨聲r(shí)會(huì)生成一種γ相,研究表明,這種相是使材料具有高溫強(qiáng)度、抗蠕變性能和耐高溫氧化,因此,人們開始了金屬間化合物材料的研究。
金屬間化合物,密度只有高溫合金一半,至少可以用于低壓分段,用于取代高溫合金,美國Howmet公司等用于細(xì)晶鑄造制造葉片等轉(zhuǎn)動(dòng)件,常用合金為:In792、Mar-M247和In71。
導(dǎo)向葉片等靜止件則多用IN718C、PWA1472,1990s年代之后,為滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)之需要,計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬在合金成分設(shè)計(jì)和鑄造工藝過程中的應(yīng)用,蠕變。
變形高溫合金發(fā)展有50多年的歷史,國內(nèi)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片常用變形高溫合金如表1所示,高溫合金中隨著鋁、鈦和鎢、鉬含量增加,材料性能持續(xù)提高,但熱加工性能下降,加入昂貴的合金元素鈷之后。
可以改善材料的綜合性能和提高高溫組織的穩(wěn)定性,葉片材料,美國通用公司生產(chǎn)的GE90-115B發(fā)動(dòng)機(jī)渦扇葉片,壓氣機(jī)葉片的嚴(yán)重腐蝕,熔模鑄造工藝。
國內(nèi)外熔模鑄造技術(shù)的發(fā)展使鑄造葉片不斷進(jìn)步,從最初的實(shí)心葉片到空心葉片,從有加工余量葉片到無余量葉片,再到定向(單晶)空心無余量葉片,葉片的外形和內(nèi)腔也越來越復(fù)雜,空心氣冷葉片的出現(xiàn)既減輕了葉片重量,又提高了葉片的承溫能力,4)GH4220合金生產(chǎn)的葉片。
在試車中容易發(fā)生“掉晶”現(xiàn)象,這是在熱應(yīng)力反復(fù)作用下,導(dǎo)致晶粒松動(dòng),直至剝落,鋁化鈦金屬間化合物葉片。
1)鋼錠頭部切頭余量不足,中心亮條缺陷貫穿整個(gè)葉片,金屬間化合物葉片,1.2,渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片根部疲勞裂紋擴(kuò)展。
英國羅爾斯-羅伊斯公司,在1999年,申請了一項(xiàng)γ相鈦鋁金屬間化合物專利,該材料是由伯明翰大學(xué)承擔(dān)研制的,這種材料可以滿足未來軍用和民用發(fā)動(dòng)機(jī)性能目標(biāo)的要求,可以用于制造從壓縮機(jī)至燃燒室的部件,包括葉片,這種合金的牌號。
由羅爾斯-羅伊斯公司定為: Ti-45-2-2-X,3)葉片電解拋光中,發(fā)生電解損傷,形成晶界腐蝕,2)換模具。
模鍛葉身,通常分粗鍛、精鍛兩道工序,模鍛時(shí),一般要在模腔內(nèi)壁噴涂硫化鉬,減少模具與材料接觸面阻力,以利于金屬變形流動(dòng),1.變形高溫合金葉片。
4.1,葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件它的制造量占整機(jī)制造量的三,航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片屬于薄壁易變形零件,如何控制其變形并高效、高質(zhì)量地加工是目前葉片制造行,隨著數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn),葉片制造工藝發(fā)生重大變化。
采用精密數(shù)控加工技術(shù)加工的葉片精度高,制造周期短,國內(nèi)一般6~12個(gè)月(半精加工),國外一般3~6個(gè)月(無余量加工),高溫環(huán)境下。
蠕變斷裂是渦輪葉片主要的失效形式之一,隨著渦輪后燃?xì)鉁囟葟?0世紀(jì)50年代的1150K增,蠕變將導(dǎo)致葉片的塑性變形過大甚至產(chǎn)生蠕變斷裂,金屬件化合物的規(guī)則重復(fù)的圖案,NB-Si系化合物,葉片材料,熔模鑄造渦輪葉片。
1.1,渦輪葉片由于其形狀的不規(guī)則,葉片中存在應(yīng)力集中部位,盡管在設(shè)計(jì)中往往會(huì)采取一系列措施加以避免,但實(shí)際上,超應(yīng)力仍然是造成渦輪葉片斷裂的一個(gè)原因,葉片的斷裂除此還和材料和制造手段有一定的關(guān)系,下面小編介紹一下葉片的材料和主要制造技術(shù)。
其實(shí)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國空軍現(xiàn)役飛行的發(fā)動(dòng)機(jī)事故中,80%都跟發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂失效有關(guān),而這么嬌貴的部分一旦發(fā)生斷裂失效,對發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整個(gè)飛機(jī)的損害往往是致命性的。
3.1,制造技術(shù),2018年4月17日,西南航空1380號航班(Southwest Air,突然發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸事故,事故導(dǎo)致1人遇難,148人生還。
微觀選擇性激光熔化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及未來展望
NS: Not specified,D90 : the diameter of the,該系統(tǒng)的實(shí)施可能存在以下問題:①將基板定位在激光照,②在每層之間穿過基板可能會(huì)導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確和零件移位,③在移位之前處理捕獲的粉末可能很困難,此外,該系統(tǒng)可能仍然缺乏實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步分層的能力,HSS: high-speed steel。
CVD: chemical vapor depos,NA: not available,振動(dòng)方法在細(xì)粉供給領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注,這些方法使用振動(dòng)行為來增加自由體積,從而改善粒子位移,震動(dòng)法還能破壞粒子附聚物。
Matsusaka首先使用垂直毛細(xì)管的振動(dòng)[如圖1,由于黏合性,細(xì)粉末不能完全通過重力流過毛細(xì)管,當(dāng)通過可變直流(DC)電動(dòng)機(jī)在毛細(xì)管上引起振動(dòng)時(shí),它會(huì)傳播到粉末中。
導(dǎo)致管壁和粉末之間的摩擦應(yīng)力降低,振動(dòng)的幅度和頻率都是影響流速的關(guān)鍵參數(shù),粉末流速與振動(dòng)頻率成正比,但與振幅成反比,該研究小組使用超聲波換能器來引起毛細(xì)管振動(dòng),Yang和Evans [如圖12(b)所示]開發(fā)了,使用基板上尺寸為12 μm的粒子來印刷多邊形碳化鎢,Li等使用由壓電傳感器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)來饋送3 μm。
由于超聲頻率中的微振動(dòng),內(nèi)壁附近的薄粉層表現(xiàn)為潤滑劑,由于超聲波沿著毛細(xì)管行進(jìn),超聲波粉末進(jìn)料的好處在于其防止粉末聚集并實(shí)現(xiàn)連續(xù)和,Yang和Evans開發(fā)了一種系統(tǒng),如圖12(c)所示,使用單獨(dú)的粉末料斗和混合料斗混合和沉積多種材料。
其中流速由聲振動(dòng)控制,這些研究工作已經(jīng)證明了基于超聲波的微饋電裝置的能力,該微饋電裝置可以與激光器集成并用于普通的AM系統(tǒng)中,七、結(jié)論,激光束直徑是影響特征分辨率的最重要參數(shù)之一,激光交點(diǎn)處的光斑尺寸最小,常被用于AM工藝,因?yàn)楣β拭芏仍谶@個(gè)焦點(diǎn)能被最大化。
PBF工藝使用直徑在50~100 μm范圍內(nèi)的激光,而DED工藝使用大小處于毫米級的斑點(diǎn),Ma等研究了通過激光熔覆工藝(LCD)和SLM工藝,其中,LCD工藝的光斑尺寸(> 1 mm)遠(yuǎn)大于SLM工,SLM工藝下熔池的深寬比、冷卻速率更高。
主蜂窩臂間距更小,顆??v橫比更低,顯微硬度、強(qiáng)度更高,雖然通過本研究很難將SLM工藝的表現(xiàn)歸因于光束直徑,但這項(xiàng)研究為后續(xù)研究提供了一些方向,表明光斑尺寸的變化會(huì)產(chǎn)生的不同的能量輸入及凝固速率。
并在熔體池和微觀結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生差異,Liu等使用SS 316L粉末研究了激光束直徑在S,當(dāng)光束直徑從48 μm減小到26 μm時(shí),工藝在部件密度、表面光潔度和力學(xué)性能方面都得到了改,Makoana等使用兩種應(yīng)用不同的光束直徑(80 ,為了研究光束直徑的影響,功率密度保持恒定。
研究發(fā)現(xiàn)較小的光束直徑和較小的激光功率會(huì)產(chǎn)生較窄和,并導(dǎo)致較小的填充間距和層厚度,表5總結(jié)了不同噴砂處理對各種材料的最終表面質(zhì)量的影,可以推斷,噴砂處理可以有效地將表面粗糙度降低50% ~70%,最小Ra 小于1 μm,即使磨料噴砂的工藝可重復(fù)性受到限制。
卻常被用于微組件,因?yàn)樗诠に嚭唵涡?、靈活性、循環(huán)時(shí)間和成本方面是有,? 有效的粉末分配策略,以避免粉末堵塞,本文還研究了SLM部件表面處理技術(shù)。
雖然大多數(shù)工藝可以實(shí)現(xiàn)小于1 μm的表面粗糙度,但是選擇一個(gè)理想的微觀SLM工藝要基于許多因素,包括零件幾何形狀、特征分辨率和精加工要求,文獻(xiàn)表明,噴砂是目前微零件常用的精加工技術(shù),在混合處理的方法中,激光拋光作為微觀SLM的二次精加工技術(shù)似乎比其他技。
表3 粉末耙動(dòng)系統(tǒng)的比較,(2)干粉末分配系統(tǒng)比傳統(tǒng)的粉末重涂方法具有更高的,與常規(guī)制造工藝相比,當(dāng)AM已經(jīng)解決了更高循環(huán)時(shí)間的問題時(shí),將增加粉末床工藝的工藝循環(huán)時(shí)間。
混合制造系統(tǒng)將AM與減法或其他輔助系統(tǒng)集成在一起,以提高機(jī)器系統(tǒng)的生產(chǎn)率和定制性能,AM中的混合系統(tǒng)把激光熔覆頭(在LMD的情況下)安,然后集成激光系統(tǒng)和CNC銑床,總的來說,系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該以最少的后處理來提高結(jié)構(gòu)的構(gòu)建性能、精,在粉末床熔融添加劑制造(PBF-AM)的情況下,除了Sodick OPM250E和Matsuura。
很少有混合系統(tǒng)可用,盡管PBF-AM之后的組件的表面質(zhì)量一直存在問題,雖然在粉末床AM加工過程中,精密加工已經(jīng)改善了許多,但是還沒有開發(fā)出包括加成和減成加工的混合系統(tǒng)來制造,與表4中列出的精密加工工藝相比,激光重熔或激光拋光與微SLM集成來開發(fā)混合系統(tǒng)似乎,可以在現(xiàn)有SLM系統(tǒng)中使用相同的激光源或不同的激光。
盡管如此,應(yīng)該承認(rèn)每種精密加工技術(shù)都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性,而選擇一種理想的表面處理工藝取決于SLM制造零件的,因此,應(yīng)改進(jìn)SLM技術(shù)的能力以制造具有精細(xì)表面光潔度的特,以便消除對任何二次加工的需要。
為了克服當(dāng)前粉末分配系統(tǒng)存在的問題,Vaezi等建議使用干粉分配技術(shù),特別針對微觀PBF工藝流程,干粉分配的機(jī)械方法包括氣動(dòng)、容積和螺旋/螺旋鉆方法,這些方法進(jìn)料速度慢并且不能處理細(xì)粉末,這些方法的空間分辨率比微SLM所需的空間分辨率低至,除了凝聚之外。
為了改進(jìn)微觀SLM體系,還需要解決細(xì)粉粒子帶來的其他問題,這些問題如下:,2013年,Gieseke等開 發(fā) 出 一 款 微 觀SLM系,用于生產(chǎn)美國鋼鐵協(xié)會(huì)(AISI)的316L空心微針,其最小壁厚為50 μm,為了呈現(xiàn)精細(xì)特征。
激光光斑直徑縮小至19.4 μm,為了生產(chǎn)內(nèi)徑為160 μm、層厚為20 μm的針,研究人員采用了粒徑為5~25 μm的粉末,盡管光斑和粉末的尺寸都十分精細(xì),但是生產(chǎn)的部件表面粗糙度仍然不佳(Ra ≈ 8 μ,細(xì)粉的團(tuán)聚會(huì)造成粉末擴(kuò)散不均勻,這一原因可以解釋光潔度不佳的結(jié)果,由于高能量輸入。
墻上明顯出現(xiàn)粉末黏附現(xiàn)象,雖然部分支柱失效,但也產(chǎn)生了更復(fù)雜的螺旋形狀,其最小支柱直徑為60 μm,隨后Gieseke的研究團(tuán)隊(duì)使用形狀記憶合金(Ni,如圖8(a)所示,在較低的激光功率和較高的掃描速度下分辨率為50 μ。
Yadroitsev和Bertrand使用PM 1,如圖8(b)所示,光斑直徑和層厚分別為70 μm和5 μm,他們還制造了100~150 μm的正常運(yùn)行部件,其中結(jié)構(gòu)原件為20 μm,值得注意的是,此處的光斑直徑仍然很大。
表面粗糙度很差,三、選擇性激光熔化,一、引言,表4 AM制造零件表面精加工技術(shù)的比較,盡管已證明振動(dòng)和靜電粉末分配在粉末床工藝中精確和選,但這些技術(shù)具有一定的局限性:。
SLM中微觀結(jié)構(gòu)的形成受到許多機(jī)制的影響,包括熱傳遞、材料的熱物理性質(zhì)和相變,凝固形式和由此產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)由熔化槽的溫度梯度(G,R)控制,這通過凝固圖(G對應(yīng)R的圖像)表示。
凝固形式有等軸枝晶型、柱狀枝晶型、胞狀晶型和平面狀,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在SLM中經(jīng)常觀測到的微觀結(jié)構(gòu)是柱狀晶,因?yàn)锳M工藝通常在相鄰層的熔化過程中經(jīng)歷快速加熱、,SLM中柱狀晶的形成主要可歸因于沿構(gòu)建方向的溫度梯,SLM中產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)主要受激光功率、掃描速度和掃。
雖然元素組成、構(gòu)建方向、零件幾何形狀等因素也有影響,使用SLM制造的AM組件的特性通常根據(jù)應(yīng)用程序的不,通過多個(gè)過程結(jié)果進(jìn)行評估,圖4總結(jié)了SLM制件的一些重要特征,與任何常規(guī)工藝一樣。
為了評估最終制造部件的質(zhì)量,從而評估SLM過程,對其特征分辨率、表面光潔度、力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行,圖5說明了在SLM中可能會(huì)發(fā)生的缺陷,缺陷的形成本質(zhì)上取決于工藝變量。
為了制造無缺陷部件,需要對其進(jìn)行優(yōu)化,關(guān)于AM過程中的缺陷的詳細(xì)報(bào)告可在其他文章中獲得,? 采用全新的涂布機(jī)設(shè)計(jì),結(jié)合精密的刀片和滾輪,滾輪裝有線性音圈致動(dòng)器,以提供極低幅度的高頻振動(dòng)。
這一全新設(shè)置能利用振動(dòng)壓實(shí)粉末,得到幾微米的薄層,圖11 粉末床AM中現(xiàn)有耙動(dòng)系統(tǒng)的示意圖,(a)刮刀,(b)正轉(zhuǎn)滾筒(FR)。
(c)反轉(zhuǎn)滾筒(CR),(d)合并FR-CR,(e)組合刮刀和振動(dòng)CR,(f)三滾筒系統(tǒng),(g)帶壓實(shí)機(jī)構(gòu)的圓柱形耙動(dòng)系統(tǒng),十余年前,一家名為“Mittelsachsen”的激光研究所,即激光微燒結(jié)。
該系統(tǒng)涉及一項(xiàng)特殊的耙動(dòng)步驟,首先施加一層厚粉末,再從相反的方向不斷剪切以得到薄層,為了確保涂層厚度的精度達(dá)到亞微米級,撒粉器和建模平臺(tái)的分辨率達(dá)到0.1 μm。
通過這種方法制造的微部件結(jié)構(gòu)分辨率小于30 μm,縱橫比大于10,表面粗糙度為5 μm,如圖7所示,研究測試了鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(A。
圖7(a)展示了此設(shè)備用300 nm鎢粉得到的初始,雖然粉末在10–3 Pa的真空條件下耙動(dòng)更好,但是耙動(dòng)后的粉床密度(powder-bed den,PBD)仍在15%左右,鎢銅粉末混合物燒結(jié)后可得到90%的最大部件密度,不限于SLM/SLS,制約微AM應(yīng)用的常見因素有:粉末粒徑有限,由于金屬中的高散熱導(dǎo)致加熱區(qū)的限制較低。
分辨率控制困難,表面粗糙,粉末處理能力不理想以及取模困難,這些因素表明有必要開發(fā)新的系統(tǒng),使用新型的方法來進(jìn)行粉末配置和部件的后期處理,應(yīng)用材料公司(Applied Materials 。
將擴(kuò)散粉末層與基板或預(yù)燒結(jié)部分致密,如圖13(c)所示,當(dāng)電極和新鮮進(jìn)料粉末層之間的間隙處的電位降大于穿過,應(yīng)用靜電壓實(shí),通過氣流產(chǎn)生的等離子體也可用于增加壓實(shí)力,在這種情況下,大部分潛在的下降發(fā)生在任何先前沉積的層和新鮮進(jìn)料材。
Paasche等概念化了使用靜電粉末沉積的AM粉末,如圖13(d)所示,在他們的設(shè)置中,帶正電的基板在施加電壓的情況下從帶負(fù)電的粉末容器中,一旦粉末沉積,襯底就朝向激光束橫穿以便隨后熔化,重復(fù)該過程直到制造整個(gè)部件,盡管已經(jīng)對SLM工藝進(jìn)行了廣泛的研究。
但值得注意的是,對于光斑尺寸對工藝表現(xiàn)的影響的研究,特別是在特征分辨率上的研究是非常稀缺的,從表1中可以看出,微SLM系統(tǒng)的光斑尺寸在20~30 μm的范圍內(nèi),而相應(yīng)的最小特征分辨率與光斑尺寸相似或略大,與之類似。
商業(yè)微SLM系統(tǒng)具有大于20 μm的激光光斑尺寸(,為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的微觀特征,有必要實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的激光束光斑尺寸,DebRoy等強(qiáng)調(diào)需要通過小光斑尺寸和低功率來實(shí)現(xiàn),光斑尺寸通??梢杂晒饫w纖芯直徑、聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡。
通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計(jì),減小激光光斑尺寸非常簡單,SLM工藝中的光學(xué)系統(tǒng)通常由準(zhǔn)直器、光束整形器、掃,傳統(tǒng)和微觀SLM機(jī)器中的掃描系統(tǒng)通常使用由兩個(gè)反射,以在至少兩個(gè)軸上引導(dǎo)激光束,在由Regenfuss等開發(fā)的最初的一套SLS系統(tǒng),掃描場為25 mm×25 mm的SCANLAB光束。
在TEM00模式下功率為0.1~10 W,為了實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的光斑尺寸,光學(xué)設(shè)計(jì)還可以包括其他機(jī)制,例如數(shù)字鏡裝置,然而,對光學(xué)系統(tǒng)的詳細(xì)評測超出了本研究的范圍。
SLM制造的部件的表面粗糙度通常大于10 μm,所以后續(xù)處理還是必要的,盡管為了得到粗糙度小于1 μm的光滑表面已經(jīng)做出了,但仍不可避免地要對微觀AM部件要進(jìn)行二次精加工,本節(jié)首先重點(diǎn)介紹AM組件的典型表面處理技術(shù),以及這些技術(shù)的功能。
接下來,簡要討論了這些方法能否適用于微觀SLM零件,即能否單獨(dú)后期處理SLM零件或者能否與微觀SLM零,來源:中國工程院院刊,Helmer等通過改變激光焦點(diǎn)研究了激光光斑大小在,結(jié)果表明,對應(yīng)于聚焦(400 μm)和散焦光束(500 μm,McLouth等最近的一篇論文將改變激光焦點(diǎn)的分析。
與使用散焦光束制造的樣品相比,在激光焦點(diǎn)處制造的IN718樣品具有更精細(xì)的微結(jié)構(gòu),這種行為被歸因于較小光斑尺寸導(dǎo)致的較高功率密度,一篇關(guān)于激光焦點(diǎn)偏移對孔隙率、表面粗糙度和拉伸強(qiáng)度,研究觀察到從負(fù)偏移(–2 mm)處的熔合不足到由于。
能量輸入的變化以及焦點(diǎn)偏移和光斑尺寸與光束呈高斯分,然而,研究也注意到最佳焦點(diǎn)偏移以及光斑尺寸與掃描速度和激,對類似工藝(即激光焊接)的研究強(qiáng)調(diào)了由于功率密度的,更小的激光光斑大小通過實(shí)現(xiàn)更快的焊接速度或更深的穿,(四)粉末重涂系統(tǒng),圖1 用于微觀尺度制造的AM技術(shù)的主要分類,MSL:微型立體印刷術(shù)。
FDM:熔融沉積建模,LOM:目標(biāo)分層制造,經(jīng)Springer-Verlag London,?2012許可摘自參考文獻(xiàn),幾種粉末特性(圖3)會(huì)影響SLM工藝的性能,并由此影響制造的部件質(zhì)量,粉末形狀、尺寸和表面粗糙度是影響粉末流動(dòng)性的最重要。
并會(huì)因此影響粉末床性質(zhì)、熔池性能和部件特性,除粒徑外,PSD也會(huì)顯著影響SLM過程,Liu等發(fā)現(xiàn)PSD越寬,表面粗糙度和部件密度越好。
而PSD越窄,硬度和拉伸強(qiáng)度越好,確定最佳粉末粒徑和PSD是具有挑戰(zhàn)性的,因?yàn)榫哂姓璓SD的細(xì)粉末會(huì)導(dǎo)致聚集,而具有更寬PSD的粗粉末則會(huì)導(dǎo)致分離,此外,許多研究強(qiáng)調(diào)雙峰或多峰粉末分布增加了粉末堆積密度和,基于這一優(yōu)勢。
Vaezi等提出了一種用于微尺度黏合劑噴射工藝的雙,以改善零件表面質(zhì)量,? SLM機(jī)器中常用的檢流鏡在本裝置中替換為數(shù)字微,以提高系統(tǒng)吞吐量,在過去十年中。
珠寶行業(yè)一直在嘗試使用AM加工珠寶,這個(gè)領(lǐng)域正在不斷發(fā)展,因?yàn)閹缀跛兄饕腁M設(shè)備制造商都不斷加大使用AM,AM除了一些常見的優(yōu)勢,如近凈成形制造,減少材料浪費(fèi),以及加快小批量的整體工藝周期速度外。
微觀AM制造薄壁、花絲、網(wǎng)狀物的能力,還有輕巧的部件可以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的自由度和美感,是吸引珠寶行業(yè)的特定因素,珠寶制造商的多項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào),盡管目前局限性仍然存在,但是SLM將與傳統(tǒng)鑄造共存。
以節(jié)約成本和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的多功能性,近年來,人們對微制造技術(shù)的需求不斷增加,以此來滿足不同行業(yè)的發(fā)展需求,這些行業(yè)包括電子學(xué)、醫(yī)學(xué)、汽車、生物技術(shù)、能源、通,許多產(chǎn)品和部件,包括微制動(dòng)器、微機(jī)械裝置、傳感器和探針、微流控元件。
以及最重要的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備,都是通過微加工技術(shù)制造的,商業(yè)系統(tǒng)可達(dá)到的最小光斑尺寸和層厚度分別為20 μ,現(xiàn)有文獻(xiàn)的一個(gè)主要限制是,沒有一項(xiàng)工作試圖研究制造零件的物理性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu),這使得跨尺度比較SLM工藝變得困難,圖2 SLM工藝示意圖,? Nguyen等觀察到在IN718的SLM期間。
惰性氣體流帶走了粒徑小于幾微米的細(xì)微粉末顆粒,現(xiàn)有的耙動(dòng)系統(tǒng)對于傳統(tǒng)的SLM工藝是有效的,因?yàn)樵诂F(xiàn)有工藝中,粉末擴(kuò)散中的微小不準(zhǔn)確性可以忽略不計(jì),然而。
在微觀尺度上,類似的問題可能導(dǎo)致制造的零件尺寸出現(xiàn)較大的偏差,由于微粉末被用于微觀SLM,這樣的情況會(huì)加劇,盡管一直致力于改進(jìn)耙動(dòng)方法,但那些方法缺乏微SLM所需的精度,現(xiàn)有的重涂方法無法在粉末床上獲得均勻、致密的細(xì)粉末。
細(xì)粉末顆粒與耙粒組分之間的相互作用極大地影響粉末擴(kuò),二、 微型金屬 AM,材料擠壓、光聚合、材料噴射一般應(yīng)用于非金屬材料,層壓可以加工金屬,其基礎(chǔ)是對金屬片進(jìn)行精密切片,然后再用鍵合、焊接或超聲波加固進(jìn)行堆垛,(1)通過基于噴嘴的系統(tǒng)的粉末分配受到工藝環(huán)境的強(qiáng),并且噴嘴堵塞將妨礙粉末輸送的可靠性。
Hirt等設(shè)想可以將設(shè)備和傳感器直接印刷應(yīng)用到航空,微米級或納米級分辨率的部件有助于實(shí)現(xiàn)可控的微結(jié)構(gòu),利用微結(jié)構(gòu)的精確控制來改善AM制造部件的機(jī)械強(qiáng)度和,微觀SLM未來方向應(yīng)側(cè)重于兩個(gè)方面:與設(shè)備有關(guān)的因,應(yīng)設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)來處理納米級且易于聚集的金屬粉末。
重點(diǎn)應(yīng)放在開發(fā)一種創(chuàng)新性的粉末重涂系統(tǒng),該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)亞微米級厚度的均勻粉末層,同時(shí)不會(huì)影響重涂速度,關(guān)于工藝知識(shí),需要更多的研究來了解納米級粉末顆粒與激光束之間的相,由于目前研究數(shù)量有限。
需要進(jìn)一步了解微SLM制造的部件的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性,考慮到具有優(yōu)良性能的金屬微粒在精密工程、生物醫(yī)學(xué)、,SLM的進(jìn)一步改進(jìn)將擴(kuò)大它本身甚至AM的應(yīng)用領(lǐng)域,文獻(xiàn)綜述表明,耙動(dòng)系統(tǒng)不僅可以將粉末分散到粉末床上,而且可以提供更好的體積填充密度,因此,需要有效的粉末重涂系統(tǒng)來將層厚度控制到亞微米級或納。
同時(shí)沿著粉末床產(chǎn)生均勻的粉末分布,該研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一款改進(jìn)后的系統(tǒng),配備兩個(gè)橫截面呈圓形的耙子,用于鋪開粉末,圖7(b)~(d)展示了用改進(jìn)設(shè)備制造的不同的特征。
兩款設(shè)備的不同之處在于粉末重涂機(jī)制,新款的耙子在粉末儲(chǔ)存器和建模平臺(tái)之間以圓周運(yùn)動(dòng)穿行,具有鋒利邊緣的金屬圓柱體用作耙刀,配備兩個(gè)耙子的設(shè)計(jì)能夠利用多種材料制造部件,或使部件的晶粒尺寸隨部件厚度梯度變化,如圖7(d)所示,除耙動(dòng)之外。
重涂系統(tǒng)還可通過壓力手動(dòng)壓實(shí)粉末,這種獨(dú)特裝置能夠通過激光微燒結(jié)生產(chǎn)各種金屬的微部件,包括鎢、鋁、銅、銀、316L、鉬(Mo)、鈦(Ti,不斷改進(jìn)工藝特性之后,金屬的激光微燒結(jié)的最小分辨率為15 μm。
表面粗糙度為1.5 μm,據(jù)報(bào)道,氧化陶瓷和合金的最大部件密度可達(dá)98%和95%,? 使用額外的黏合劑進(jìn)行有效分配(基于漿料),表1總結(jié)了使用微觀SLM/SLS處理金屬材料的研究,值得注意的是,CW激光和脈沖激光在微觀SLM系統(tǒng)中均有應(yīng)用。
而在傳統(tǒng)SLM系統(tǒng)中,CW激光的應(yīng)用突出,Regenfuss等起初在激光微燒結(jié)裝置中使用Q調(diào),其有效原因如下:①提高部件分辨率,②減少殘余應(yīng)力。
③減少氧化效應(yīng),可能由于氣體或等離子膨脹產(chǎn)生屏蔽效應(yīng),④消除低壓下基底部件黏附性差和材料升華等問題,這些問題通常在使用CW激光燒結(jié)亞微米級粉末時(shí)產(chǎn)生,⑤適合處理電介質(zhì),脈沖激光和CW激光相比,激光強(qiáng)度更大,能夠產(chǎn)生窄而深的切口、冷凍噴射和扁平凹坑。
但是脈沖激光的熔池不穩(wěn)定,會(huì)導(dǎo)致表面光潔度差、軌跡不規(guī)整和球化現(xiàn)象,2,干粉分配,商用SLM系統(tǒng)通常采用粒徑為20~50 μm的粉末,涂層厚度為20~100 μm,為了使傳統(tǒng)SLM的應(yīng)用更加精確,提高特征分辨率。
作者主要從三個(gè)方面開展研究:激光束直徑、涂層厚度和,F(xiàn)ischer等將微觀SLM的范圍定義如下:激光束,涂層厚度小于10 μm,顆粒尺寸小于10 μm,最近,新加坡制造技術(shù)研究所(SIMTech)的研究者開發(fā),具有精細(xì)的激光光斑尺寸和一種能夠處理精細(xì)粉末的新型,使用SS 316L粉末(D50 ≈10 μm。
其中D50 是微粒的直徑,50%的微粒直徑分布在該值以下)的初始實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,通過改變激光功率、掃描策略、掃描速度和孵化密度,對這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,圖9(b)顯示了使用微觀SLM系統(tǒng)制作的各種特征。
其工藝參數(shù)如下:層厚度為10 μm,光斑直徑為15 μm,激光功率為50 W,掃描速度為800~1400 mm·s?1,孵化間距為10 μm。
目前,可以實(shí)現(xiàn)的最小特征尺寸為60 μm,最小表面粗糙度(Ra )為1.3 μm,而該系統(tǒng)能夠處理亞微米和納米級粉末以產(chǎn)生1 μm的,隨著層厚和粉末粒度的進(jìn)一步減小,使用該研發(fā)系統(tǒng)可以獲得更精細(xì)的特征分辨率(< 15,與設(shè)備相關(guān)的縮放比例因素包括建筑平臺(tái)、光學(xué)系統(tǒng)、粉。
對于微觀SLM系統(tǒng),建筑平臺(tái)的尺寸和整個(gè)設(shè)備的占地面積都較小,為了滿足實(shí)現(xiàn)精細(xì)光斑尺寸的主要要求之一,必須對光學(xué)單元進(jìn)行修改,這將在第4.2節(jié)中描述,微觀SLM的另一個(gè)重要要求是得到更小的層厚,這可以通過用于粉末分配和建筑平臺(tái)的精密驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
與按比例縮小尺寸有關(guān)的主要設(shè)備問題是需要使用亞微米,由于細(xì)小的納米顆粒暴露在環(huán)境中會(huì)帶來安全和健康危害,因此建議盡量減少人工處理這些粉末,對于任何SLM機(jī)器來說,為建筑室提供一個(gè)緊密的封閉空間是非常必要的,粉末粒度和重涂系統(tǒng)的影響將分別在第4.3和4.4節(jié),后處理差異包括對AM部件上進(jìn)行的表面處理和熱處理。
對薄的微部件進(jìn)行熱處理可能會(huì)導(dǎo)致零件變形,粉末黏附于墻體在SLM中是一種常見的現(xiàn)象,這需要在印刷后進(jìn)行進(jìn)一步精加工,在微尺度上,薄壁的加工是不可能的,正如Gieseke等所觀察到的,非接觸式精加工如電拋光也可能是無效的,因此。
有必要制造表面和沿壁表面光潔度均良好的零件,而不是依靠二次處理,第5節(jié)詳細(xì)討論了表面處理效果,本文系統(tǒng)地回顧了SLM技術(shù)在金屬材料上實(shí)現(xiàn)微尺度特,微觀SLM與傳統(tǒng)SLM的區(qū)別在于三個(gè)因素:激光光斑,微觀SLM的現(xiàn)有研究成功證明了在不同材料上(包括聚,目前的微觀SLM系統(tǒng)的最小特征分辨率為15 μm。
最小表面粗糙度為1 μm,最大部件密度為99.3%,考慮到該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究有限,讓人驚嘆的是,市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些商業(yè)化的微觀SLM系統(tǒng),微觀AM的最新研究成果來自得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校。
其微觀SLS系統(tǒng)由一個(gè)超快激光器、一個(gè)基于微鏡的光,特征分辨率可達(dá)1 μm,他們對典型SLS系統(tǒng)做出三項(xiàng)重要修改:,AM的另一種有應(yīng)用前景的粉末進(jìn)料機(jī)制是基于靜電的分,靜電涂層和噴涂已廣泛用于工業(yè)涂料和建筑行業(yè),在Yang等所詳述的最近的一篇綜述中。
它已經(jīng)在藥片的干燥包衣中得到應(yīng)用,該方法基于相反電荷之間的靜電吸引原理工作,如圖13(a)所示,粉末顆粒在暴露于強(qiáng)電場的同時(shí)被充電,帶負(fù)電的顆粒被吸引到基板上,基板帶正電或接地,在靜電噴涂中,當(dāng)粉末顆粒通過噴槍時(shí)。
粉末開始充電,然后沉積在接地基板上,與其他干涂布方法相比,靜電涂層由于電引力而大大提高了涂層效率和黏附性,增材制造是對傳統(tǒng)制造方法的巨大變革。
為制造產(chǎn)業(yè)提供了一種全新的制造模式,在醫(yī)療、航空、航天、汽車、建筑、國防、消費(fèi)領(lǐng)域具有,從上世紀(jì)80年代嶄露頭角以來,增材制造技術(shù)的快速發(fā)展為金屬制造開辟了新的領(lǐng)域,近年來,微觀尺度和納米尺度的增材制造引起了人們的關(guān)注,改編原文:,微觀AM也可以應(yīng)用于牙科領(lǐng)域。
目前,除了最常見的立體光刻和數(shù)字光投影(DLP)之外,SLM和SLS也用于牙科,牙橋和牙冠、牙種植體、局部義齒和模型鑄件都是微觀A,滾筒是第二常用的粉末耙動(dòng)設(shè)備,滾筒通過在粉末床上的平移或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向前旋轉(zhuǎn)運(yùn)。
稱為正向旋轉(zhuǎn)滾筒(FR),如圖11(b)所示,這種方法傾向于將粉末壓實(shí),因?yàn)樵谄淦揭破陂g滾筒前面有更多的粉末,但是在向前運(yùn)動(dòng)期間,會(huì)有粉末黏在滾筒上并在粉末床中形成凹坑,在相反方向上的滾筒旋轉(zhuǎn)。
稱為反向旋轉(zhuǎn)滾筒(CR),具有更好的流動(dòng)性,因?yàn)樗诜勰┝骰耐瑫r(shí)迫使粉末上升[圖11(c)],但是,通過CR方法無法壓實(shí)粉末,Niino和Sato提出了FR和CR的組合設(shè)置,如圖11(d)所示,CR首先從床上除去多余的粉末。
這對于通過FR將粉末更好的壓實(shí)有幫助,Budding和Vaneakar用刮刀取代了CR,以便在減少處理時(shí)間的同時(shí)得到相同的刮擦效果,然而,這些方法仍然會(huì)在粉末床上產(chǎn)生凹坑。
Roy和Cullinan分別使用刮刀和CR,以分別平整和壓實(shí)粉末床,在圖11(e)所示的裝置中,加入CR的振動(dòng)以壓實(shí)最初由刮刀擴(kuò)散出的粉末,Haferkamp等使用三個(gè)滾筒的組合來提供正向和,其中層厚度由滾筒之間的距離控制。
Regenfuss等除了刮刀外還使用壓實(shí)圓筒,以分散、壓實(shí)用于微粉末床工藝的細(xì)粉末,粉末耙動(dòng)系統(tǒng)的示意圖如圖11(g)所示,在該設(shè)置中,構(gòu)建基板、熔化部分和新粉末層下方的剩余粉末朝手動(dòng)蓋。
以壓實(shí)粉末,表3比較了文獻(xiàn)中描述的不同粉末耙動(dòng)系統(tǒng),Olakanmi研究了粉末特性對純鋁和鋁合金的SL,結(jié)果表明,粉末顆粒的形狀對加工結(jié)構(gòu)和致密化過程有顯著影響。
粉末中具有不規(guī)則形狀的粉末顆粒加劇了附聚物和孔隙的,對SLM中原始Ti-TiB粉末形狀的分析表明,不規(guī)則形狀的粉末顆粒對致密化過程有消極影響,因此對抗拉強(qiáng)度也不利,在對粉末特性的研究中,Cordova等使用了不同的金屬粉末,發(fā)現(xiàn)了最大粉末堆積密度。
且具有最均勻的形態(tài)(即最大球形),Liu等觀察到,由于有著不規(guī)則的角形態(tài)和細(xì)小的粒徑,水霧化的11 μm粉末與表觀密度和振實(shí)密度相比具有,這些研究表明,在進(jìn)行SLM和AM工藝的加工時(shí)普遍認(rèn)為應(yīng)該采用球形,正如Sutton等所述,SLM中顆粒直徑的影響已經(jīng)被廣泛研究。
較小的顆粒尺寸通常會(huì)意味著更好的粉末堆積(表觀密度,相比之下,使用更精細(xì)的IN718粉末則表現(xiàn)出了較差的表觀密度,在經(jīng)過SLM工藝之后,更細(xì)的粉末會(huì)使最終部件的表面粗糙度更好,但孔隙率增加,Simchi報(bào)道在沒有結(jié)塊的情況下,在SLM期間具有更細(xì)的粉末粒度或更大的表面積可以更。
最佳粉末粒度取決于其他工藝變量,因?yàn)槭褂贸叽绱笥诩す夤獍叱叽绾蛯雍穸鹊姆勰┩ǔ?huì)導(dǎo),這會(huì)進(jìn)一步影響熔池行為,然而,黏結(jié)劑噴射、DED和PBF被認(rèn)為是處理金屬最合適的。
黏結(jié)劑噴射的作用是在金屬粉末上沉積黏結(jié)劑,然后固化成“綠色”部分,最后一部分是通過用另一種材料或同一種金屬的納米粒子,強(qiáng)制熱處理和高孔隙率是黏結(jié)劑噴射工藝的常見限制,因?yàn)樗鼈冏璧K了其在微觀尺度上的應(yīng)用能力,? 細(xì)微粉末顆粒的反射率較高,降低了SLM過程中激光照射的吸收率,近幾年來。
微觀尺度和納米尺度的AM引起了人們的關(guān)注,從相應(yīng)技術(shù)的綜述論文的出現(xiàn)就可以看出,DED也被稱為激光熔覆、激光金屬沉積(LMD)及激,它是另一種用于制造金屬部件的重要AM工藝,在DED中。
原料被直接沉積到熔池中,熔池是由集中的能源制造的,原料可以是粉末或線材,其中供給粉末的DED通常具有比供給線材的DED更高,由于DED只產(chǎn)生近凈成形,因此需要進(jìn)一步的處理,AM技術(shù)通??煞譃槠叽箢悾翰牧蠑D壓、光聚合、材料噴。
盡管金屬AM已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)和航空航天領(lǐng)域的各種應(yīng)用,但是AM的應(yīng)用被限制在大尺度和中尺度的制備,應(yīng)用于微米級制造的AM技術(shù)是近期開發(fā)的,用于在包括陶瓷、聚合物和金屬在內(nèi)的各種材料上生產(chǎn)3,下面一節(jié)將重點(diǎn)介紹以往制造金屬微部件的AM方法,? 凝聚粉末的機(jī)械分離,(五)粉末床表征,圖5 典型的SLM工藝缺陷。
? 如在SLM中所觀察到的,細(xì)微粉末顆粒可能在非常高的能量密度下蒸發(fā),導(dǎo)致部件密度降低,表4比較了一些AM組件常見的表面處理技術(shù),傳統(tǒng)的減法加工通常用來改善AM生產(chǎn)的近凈成形部件的。
簡單的機(jī)械研磨和(或)拋光雖然通常不能滿足高質(zhì)量零,但對某些應(yīng)用來說可能是足夠的,圖2展示了SLM流程設(shè)置的示意圖,在SLM和SLS中,首先在建筑基板上鋪一層粉末,激光束根據(jù)所需的幾何形狀熔化或燒結(jié)粉末,然后再將下一層粉末覆蓋在固化部分上,再進(jìn)行激光熔化/燒結(jié)。
由于激光源與粉末的相互作用時(shí)間短,SLM過程中的加熱和冷卻速率很高,由于所形成的熔體池幾何形狀顯著地影響微觀結(jié)構(gòu)特征,所以加工零件的力學(xué)性能與常規(guī)工藝的力學(xué)性能不同,關(guān)于SLM的工藝機(jī)制的詳細(xì)報(bào)告見參考文獻(xiàn)[6,7,21],由于所涉及的復(fù)雜系統(tǒng)和機(jī)制。
SLM部件的最終質(zhì)量受到大量工藝參數(shù)的影響,六、潛在應(yīng)用,? 另一個(gè)缺點(diǎn)是細(xì)微粉末顆粒的反應(yīng)性,這使得其在處理和運(yùn)輸過程中需要額外的安全措施,根據(jù)已發(fā)表的與SLM和PBF有關(guān)的綜述,通常使用以下熱處理后處理方法:應(yīng)力消除、老化、固溶,熱處理的目的是為了減少或消除瑕疵,控制微觀結(jié)構(gòu)。
改善性能,以及減輕殘余應(yīng)力,HIP通常用來封閉內(nèi)部孔隙和裂紋,重結(jié)晶將微觀結(jié)構(gòu)細(xì)化為等軸細(xì)晶粒,老化則控制沉淀形成,由于SLM產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)工藝形成的微觀結(jié)。
因此熱處理方法也不同,如前所述,超細(xì)小的光斑尺寸可能會(huì)導(dǎo)致微觀SLM與傳統(tǒng)SLM形,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?,有望控制微觀結(jié)構(gòu),同時(shí)改善力學(xué)性能,由于SLM部件的后期熱處理取決于許多因素。
包括初始微觀結(jié)構(gòu)、缺陷、殘余應(yīng)力、元素組成和期望的,所以為微觀SLM預(yù)測合適的熱處理具有挑戰(zhàn)性,因此,未來對微觀SLM熱處理的研究將會(huì)非常有價(jià)值,因?yàn)樗鼈儗?huì)為拓寬相關(guān)應(yīng)用帶來重大機(jī)遇。
但是,首先有必要了解各種材料的微觀SLM所產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu),如晶粒形態(tài)和相的形成,以確定最佳的后期熱處理,由于有能力制造真正的高分辨率3D微部件,對于沒有任何樹脂(如在MSL中)或黏合劑(如在3D,SLM和SLS(即采用激光的基于粉末層的逐層熔化或,大量關(guān)于在宏觀尺度加工中應(yīng)用SLM和SLS的現(xiàn)有知。
本文專注于SLM和SLS進(jìn)行微尺度特征的制作,SLM與SLS的區(qū)別在于熔化程度,SLM可實(shí)現(xiàn)粉末的完全熔化,而SLS僅能達(dá)到粉末的燒結(jié)狀態(tài)或部分熔化,除了粉末顆粒的全部或部分熔化外,SLM和SLS在工藝設(shè)置和機(jī)制方面沒有差異,因此。
為了比較工藝構(gòu)件和工藝參數(shù),本文認(rèn)為SLM和SLS是一致的,文章后面部分對粉末重涂系統(tǒng)和混合處理的討論也可用于,為了設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍不限于微SLM的新粉末分配策略,有必要理解當(dāng)前在傳統(tǒng)SLM中使用的現(xiàn)有技術(shù),Ke等在激光微燒結(jié)平均粒徑4 μm的 鎳(Ni)粉,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),CW激光的球化現(xiàn)象比脈沖激光更加明顯。
等離子體的平坦效應(yīng)和快速冷卻速率減少了后者的球化現(xiàn),而且,脈沖激光的潤濕性更好,但是,脈沖激光產(chǎn)生的單條軌跡形成了波紋和溝槽,表面光潔度差。
同樣,Kniepkamp等報(bào)道使用50 W光纖激光 的脈,出現(xiàn)不連續(xù)軌跡,F(xiàn)ischer等選取了大量的激光功率和脈沖重復(fù)率數(shù),但是發(fā)現(xiàn)脈沖激光不能產(chǎn)生沒有缺陷的均勻單軌跡,除了金屬。
微觀SLS中的脈沖波激光還用陶瓷進(jìn)行了測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有效,對陶瓷而言,使用Q調(diào)脈沖激光得到的分辨率比CW激光的高,因?yàn)槊}沖激光不會(huì)聚集熱量,盡管激光微燒結(jié)裝置配合Q調(diào)脈沖激光能夠成功燒結(jié)某些,但是在微觀SLM中運(yùn)用脈沖激光仍然存在局限性。
如表面光潔度、熔池穩(wěn)定性和缺陷,這些局限和傳統(tǒng)SLM中CW激光的廣泛應(yīng)用可以解釋為,(二)激光光斑,雖然研究者在SLS系統(tǒng)中加入振動(dòng)滾輪作為粉末涂布機(jī),但是粉末顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象仍然存在,研究者對微觀SLS系統(tǒng)進(jìn)行了兩項(xiàng)修改:①將干燥粉末。
②將顆粒分配機(jī)制由傳統(tǒng)的刀片/滾輪改為槽模涂布或旋,在改進(jìn)的裝置中,微觀SLS系統(tǒng)增加了靈活性好的槽模涂布機(jī)制,通過精確計(jì)量和可控分配,槽模涂布所沉積的涂層厚度在20~150 μm之間,此外,系統(tǒng)配備了使用音圈致動(dòng)器的精確的納米定位臺(tái)來保證精。
然而,該系統(tǒng)只適用于漿料或墨水,因?yàn)榧?xì)小的干燥粉末會(huì)受到范德華力產(chǎn)生團(tuán)聚,Balasubramanian Nagaraja,Zhiheng Hu,Xu Song,Wei Zhai。
Jun Wei.Development of M,2019,5(4):702-720,圖10(a)亞微米粒狀鎢粉末的附聚,(b)具有不規(guī)則形狀的銅納米顆粒(平均粒徑為100,(c)球形銅納米顆粒。
尺寸為40 nm,(a)轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),經(jīng)Emerald Group Publishing,?2007,(b)和(c)轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),經(jīng)Elsevier B.V.許可,?2018,表2在構(gòu)建體積、可實(shí)現(xiàn)的層厚度、激光規(guī)格、激光光斑。
第一個(gè)微觀SLS商用系統(tǒng)是建立在一項(xiàng)基于激光微燒結(jié),一家由3D-Micromac AG 和EOS Gm,這家公司專門開發(fā)用于金屬精密加工的微觀SLS系統(tǒng),從表2可以看出,現(xiàn)有的商用系統(tǒng)的激光光斑直徑大于或等于20 μm,應(yīng)該注意的是,為了制造精密的部件。
今后我們必須盡可能減小激光光斑尺寸,由于SLM/SLS工藝以逐層的方式構(gòu)建部件,因此有必使層厚度盡可能小,以降低特征分辨率,除EOSINT μ60之外。
其他現(xiàn)有的微觀SLS系統(tǒng)通常產(chǎn)生10~50 μm的,不能用于實(shí)現(xiàn)亞微米規(guī)模的微觀特征,盡管人們致力于使用不同的重涂系統(tǒng),商用體系依然都采用葉片或者滾輪系統(tǒng),這和宏觀SLM系統(tǒng)類似,減少層厚度的能力與所使用粉末的粒徑相關(guān)聯(lián),傳統(tǒng)的SLM/SLS通常使用直徑為20~50 μm,而微SLS工藝則需要直徑遠(yuǎn)小于10 μm的微粒。
?。ㄒ唬┈F(xiàn)有技術(shù)水平,微觀AM(特別是微觀SLM)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的精,微流體裝置可應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)科學(xué)和臨床診,本文嘗試了直接型AM的微流體裝置,但發(fā)現(xiàn)該方法的生產(chǎn)率遠(yuǎn)低于典型的注射成型工藝。
制造微流體裝置的最常用技術(shù)是噴射模塑法和熱壓成型,這些技術(shù)需要主模具或工具插件把特征復(fù)制到基板上,用于微流體的主模具通常由光刻、電鍍和模塑(LIGA,然而,這些技術(shù)受到材料和設(shè)計(jì)的限制。
用電鑄鎳來制造金屬母模也是一種方法,但制造出來的模具硬度不夠,微型模具的強(qiáng)度還需要改進(jìn),精密的制造金屬微型模具的AM技術(shù)可以提高工具壽命,從而提高生產(chǎn)率。
相同的技術(shù)可用于生產(chǎn)高深寬比的微結(jié)構(gòu),這種微結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用于MEMS,Roy等使用微型SLS工藝來制造電氣互連實(shí)體和電介,用于組裝集成電路(IC)組件,兩個(gè)柔性基板是通過在預(yù)制的跡線上印刷銀電極和銀連接,注:本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整,傳統(tǒng)的SLM/SLS通常使用粒徑為25~50 μm,而微SLS工藝需要直徑遠(yuǎn)小于10 μm的顆粒。
微米級和亞微米級粉末已經(jīng)在微SLS系統(tǒng)中進(jìn)行了測試,但在零件質(zhì)量方面表現(xiàn)出了局限性,Regenfuss等使用0.3 μm的粉末進(jìn)行激光,以產(chǎn)生圖7所示的特征,F(xiàn)ischer等使用尺寸為3.5 μm的粉末。
但最精細(xì)的特征分辨率為約57 μm,為了制造亞微米特征,納米粉末是必要的,然而,納米粉末由于高表面積與體積比而導(dǎo)致過度聚集和氧化,圖10顯示了不規(guī)則形狀和細(xì)球形粉末顆粒的聚集。
在納米尺度上,范德華力大于重力,團(tuán)聚會(huì)增加顆粒間的摩擦并降低粉末的流動(dòng)性,導(dǎo)致不均勻的粉末分層,進(jìn)一步的效果包括球化效應(yīng)和孔隙率的增加,? 熱能增加填料密度(預(yù)熱/預(yù)燒結(jié)),圖12 振動(dòng)干粉末分配系統(tǒng)的示意圖。
?。╝)使用直流電動(dòng)機(jī)的振動(dòng),(b)使用超聲波源振動(dòng),(c)使用聲學(xué)粉末床AM的多粉末分配系統(tǒng),(a)經(jīng)日本粉末技術(shù)學(xué)會(huì)許可轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),?1996,(b)經(jīng)Elsevier B.V.許可轉(zhuǎn)載自參考文,?2004。
?。╟)經(jīng)日本粉末技術(shù)學(xué)會(huì)許可轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),?2007,表2 用于微制造技術(shù)的商用AM系統(tǒng)標(biāo)桿,2014年,F(xiàn)ischer等使用EOSINT μ60系統(tǒng)研究微,最小粗糙度和最大特征分辨率分別達(dá)到7.3 μm和5,立方結(jié)構(gòu)的SLM的最大相對密度可達(dá)99.32%。
盡管所使用的粉末相對較細(xì),粒徑為3.5 μm,但是取得的分辨率無法滿足微部件的尺寸規(guī)格,Abele和Kniepkamp使用輪廓掃描策略進(jìn)一,沿壁構(gòu)建方向上的最小表面粗糙度達(dá)1.69 μm,Kniepkamp等還使用參數(shù)優(yōu)化來制造微觀SLM,頂部表面粗糙度小于1 μm,最近。
Robert和Tien使用微觀SLS制造SS微電極,其垂直和橫向分辨率分別為5 μm和30 μm,增材制造(AM)技術(shù)在過去20年中的發(fā)展為金屬制造,因?yàn)锳M能夠制造出任何形狀復(fù)雜的元件,AM將粉末或線材原料以一種逐層的方式整合成最終產(chǎn)品,AM流程首先對所需部件進(jìn)行3D建模。
然后將其切片成不同的二維(2D)層,隨后沉積原料,并利用一種能源選擇性地增加每一層,據(jù)報(bào)道,金屬微SLM/SLS工藝的主要問題是傳統(tǒng)的重涂系統(tǒng),學(xué)界一直認(rèn)為有必要研發(fā)一種新型粉末重涂機(jī)制。
以便均勻散布亞微米級或納米級的粉末,然而,如前所述,納米粉末由于高表面積與體積比并且導(dǎo)致高表面能而易于,在納米尺度下,范德華力大于重力,導(dǎo)致在AM過程的重涂步驟中形成不均勻的粉末層。
為了實(shí)現(xiàn)具有良好粉末堆積密度的有效分層,微SLM需要采用以下一種或多種方法:,圖3 SLM工藝參數(shù)總結(jié),為了發(fā)展微觀SLM技術(shù),SLM系統(tǒng)還需要進(jìn)一步的修改。
如調(diào)整光學(xué)系統(tǒng),粉末重涂和粉末的分配和成形階段的驅(qū)動(dòng),目前限制獲得薄且均勻的粉末層的因素主要是粉末特性和,文獻(xiàn)表明,目前的粉末重涂方法主要是通過刀片或滾輪進(jìn)行的,并不適合處理細(xì)粉末,本文綜述了幾種可能的干粉滴涂方法在粉末床AM系統(tǒng)中,在已經(jīng)實(shí)施和測試的AM系統(tǒng)中。
人們采用了振動(dòng)和靜電的粉末分配方法,靜電技術(shù)在涂層循環(huán)時(shí)間方面似乎是最有希望的,微觀SLM的有效策略是整合所有子系統(tǒng):如粉末分配、,并建立一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng),圖9 (a)SIMTech開發(fā)的微觀SLM系統(tǒng),(b)使用微觀SLM制作的各種特征,(c)特征頂面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像,SLM工藝參數(shù)根據(jù)性質(zhì)可大致分為粉末相關(guān)、激光相關(guān)。
如圖3所示,大多數(shù)粉末相關(guān)的工藝參數(shù),如化學(xué)組成、顆粒的尺寸和形狀以及表面形態(tài),都是實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中的不變量,與影響SLM過程的激光系統(tǒng)有關(guān)的參數(shù)包括激光類型[,掃描參數(shù)(如掃描策略、圖案間距和掃描速度)顯著影響。
SLM工藝參數(shù)的第三種分類是粉床特性,在大多數(shù)粉床工藝中,粉末是通過耙式機(jī)構(gòu)添加到建筑平臺(tái)上的,這也被稱為重涂,送粉系統(tǒng)的效率受多個(gè)參數(shù)的影響,包括重涂機(jī)的類型、重涂的送粉次數(shù)、每次送粉過程中回,重涂層的厚度是控制部件性能的重要工藝參數(shù)之一。
層厚、粒度分布(PSD)和激光參數(shù)影響激光與材料的,從而影響熔池的特性,粉末床重涂取決于粉末的流動(dòng)性,這同時(shí)受到粉末和設(shè)備特性的影響,必須首先增加流動(dòng)性以獲得更好的粉末分布,而粉末在被鋪展后還需要完好無損。
大多數(shù)商業(yè)SLM/SLS系統(tǒng)使用刮刀或滾筒重新涂覆,如表2所述,圖13 靜電干粉分配系統(tǒng)的示意圖,(a)靜電噴涂,(b)基于電子照相的SLM粉末分配,(c)靜電粉末壓實(shí),(d)粉末床AM的靜電粉末分配,(a)經(jīng)中國顆粒學(xué)會(huì)和中國科學(xué)院過程工程研究所許可。
?2016,(b)經(jīng)自由制造實(shí)驗(yàn)室和得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校許可,?2018,(c)轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),(d)轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn),1,目前應(yīng)用的耙動(dòng)法,圖6 微觀SLM的特征要求。
應(yīng)該指出的是,人們對微觀SLM的研究工作相當(dāng)有限,這與人們對于傳統(tǒng)宏觀SLM領(lǐng)域的熱衷不相符,對于傳統(tǒng)SLM,文獻(xiàn)中已廣泛報(bào)道了各種工藝參數(shù)(如圖3所示)對工藝,雖然微觀SLM工藝參數(shù)預(yù)計(jì)會(huì)對工藝結(jié)果產(chǎn)生顯著的影,包括特征分辨率、缺陷、表面光潔度和微觀結(jié)構(gòu)。
但是在文獻(xiàn)中提到微觀SLM參數(shù)研究的不多,Kniepkamp等報(bào)道了在316L粉末的微觀SL,隨著激光功率的降低,某些部件特征的尺寸精度增加,F(xiàn)ischer等在一系列掃描速度和激光功率下利用3,并確定了均勻軌道和密集立方體的制程窗口,Abele和Kniepkamp研究了在316L粉末,輪廓掃描策略、激光功率和掃描速度對垂直壁表面粗糙度。
在優(yōu)化的曝光參數(shù)下,輪廓掃描降低了部件的垂直表面粗糙度,盡管做出了這些努力,但在以往對微觀SLM/SLS的研究工作中,未對制造特征的力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)或殘余應(yīng)力分布進(jìn)行。
由于那些工作的重點(diǎn)主要是獲取具有光滑表面的精細(xì)致密,因此僅報(bào)道了諸如特征分辨率、部件密度和表面光潔度等,通過傳統(tǒng)SLM制造的大多數(shù)部件具有結(jié)構(gòu)應(yīng)用,其中力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)因素如晶粒形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)是顯,由于通過微觀SLM制造的部件可能也對力學(xué)性能、殘余,因此有必要理解該工藝的基本行為,電子照相術(shù)是使用靜電方法的另一種常見應(yīng)用,其中照相紙用調(diào)色劑顆粒印刷。
在電子照相術(shù)中,首先通過高壓電暈對光敏光電導(dǎo)體充電,然后通過光源選擇性地使其表面放電,在光電導(dǎo)體上產(chǎn)生潛像,帶電的調(diào)色劑顆粒沉積在光電導(dǎo)體上,然后將其轉(zhuǎn)移到紙上,基于電子照相技術(shù)。
Liew等開發(fā)了一種二次粉末沉積系統(tǒng),用于使用SLS的多材料制造,在簡單的實(shí)驗(yàn)裝置中,用聚四氟乙烯刮刀分離帶負(fù)電荷的碳粉,然后將其沉積在帶正電荷的紙上,Kumar和Zhang開發(fā)了基于電子照相的粉末沉積,如SLM / SLS。
用于粉末床技術(shù),也可用于黏合劑噴射,它們的設(shè)置示意圖類似于電子照相過程的示意圖,如圖13(b)所示,將粒徑為5 μm的聚苯乙烯粉末沉積在鋁建筑平臺(tái)上并,在該技術(shù)中,層厚度由光導(dǎo)帶的速度、單位質(zhì)量的電荷和顯影輥速度等。
Thomas等還為SLM工藝開發(fā)了一種基于電子照相,他們的設(shè)置證明了聚合物粉末從充電板到基板的良好轉(zhuǎn)移,這兩項(xiàng)研究都提出了使用電子照相技術(shù)的多材料粉末沉積,發(fā)現(xiàn)沉積效率受電勢和充電板與基板之間的距離的影響,盡管在基底上最初形成均勻的單層粉末,但在基于電子照相的沉積中難以控制SLM所需的其他層。
為了在典型的SLM工藝中實(shí)現(xiàn)粉末沉積,他們提出了兩種方法,使光電導(dǎo)體與襯底或固化的部分表面之間保持恒定的電勢,②通過電暈裝置進(jìn)行額外充電,以增加電荷密度,對于微米尺度的SLM,薄粉層的應(yīng)用是一個(gè)關(guān)鍵步驟,因?yàn)樗鼤?huì)極大地影響零件分辨率、表面光潔度、孔隙率、。
Liu等表示,PBD對SLS中的制造部件密度有顯著影響,值得注意的是,目前不存在任何工藝變量可以用來比較不同的粉末分配技,如果存在的話,是通過燒結(jié)或熔化的部件密度進(jìn)行的,SLM收許多工藝參數(shù)影響。
因此在比較最終結(jié)果時(shí)難以分離粉末床特性的影響,本節(jié)詳細(xì)介紹了PBD,因?yàn)樗怯绊懳⒊叨确勰┐蚕到y(tǒng)的一個(gè)重要因素,表5 各種噴砂條件對表面光潔度的影響對比,化學(xué)和電化學(xué)拋光(ECP)比傳統(tǒng)加工方法更適用于復(fù),Pyka等采用化學(xué)蝕刻(CHE)和ECP對鈦合金基,研究發(fā)現(xiàn)CHE主要去除附著粉末顆粒。
ECP則進(jìn)一步降低了粗糙度,Alrbaey等采用ECP將SLM制造的SS 31,Yang等電解拋光EBM制造的Ti6Al4V樣品,使其表面粗糙度從23 μm減小到6 μm,研究觀察到不同區(qū)域和時(shí)間的形狀精度損失和拋光并不一。
除了相關(guān)的環(huán)境問題之外,ECP易對材料造成侵蝕,這也會(huì)使尺寸精度產(chǎn)生偏差,應(yīng)用最為廣泛的機(jī)制是使用刮刀平整,如圖11(a)所示,刮刀是一小塊金屬或陶瓷,用于將粉末刮過粉末床的表面,由于粉末沒有通過刀片撒布器流化。
因此會(huì)將高剪切力施加到先前沉積的層,預(yù)計(jì)在刀片上施加超聲波振動(dòng)會(huì)降低這些剪切應(yīng)力,粉末床加工過程中粉末的填充會(huì)影響零件密度,然而,沒有標(biāo)準(zhǔn)的方法來表征粉末床的密度,Elliott等設(shè)計(jì)了一種方法來表征用于黏合劑噴射,首先。
使用CR將粉末沉積在粉末床上,接下來,沿著杯子的輪廓施加黏合劑射流,在腔中留下松散的粉末,印刷后,取出杯子并測量松散粉末的重量。
因?yàn)楸拥闹亓亢腕w積是已知的,故可以計(jì)算PBD,Liu等使用了類似的方法,對于SLM,通過熔化方形容器壁來測量PBD,在兩項(xiàng)研究中,發(fā)現(xiàn)PBD在在粉末的表觀密度和振實(shí)密度之間,Gu等設(shè)計(jì)了一種無需黏合劑或沿盤燒結(jié)的計(jì)算PBD的。
將直徑為60 mm的SS盤放置在燒結(jié)機(jī)的建筑平臺(tái)上,分別將三層0.03 mm厚的粉末涂在其上,總高度為0.09 mm,從而可以確定粉末的體積,然后將盤從母板中取出并分別在有和沒有粉末的情況下稱,其差異即是三層粉末的質(zhì)量,使用質(zhì)量和體積計(jì)算PBD,從結(jié)果中觀察到粉末流動(dòng)性(休止角)和PBD之間沒有。
在Zocca等的實(shí)驗(yàn)中,通過在打印機(jī)的建筑平臺(tái)中沉積50層粉末(每層厚度為,并將質(zhì)量除以獲得的幾何體積來確定粉末床的密度,從傳統(tǒng)SLM按比例縮小到微觀SLM需要考慮某些注意,可以分類為:①設(shè)備相關(guān)的,②工藝相關(guān)的和③后處理因素。
大多數(shù)工藝機(jī)制和工藝參數(shù)的影響都可以在不同尺寸的S,精細(xì)的光斑尺寸和微粒尺寸自然會(huì)減小層厚度和孵化間距,導(dǎo)致工藝周期時(shí)間的增加,Regenfuss等的文章提到,當(dāng)層厚度和粒度降低一個(gè)數(shù)量級時(shí),激光微燒結(jié)打印相同組件的加工時(shí)間增加了12倍,在微觀尺寸上應(yīng)用精細(xì)光斑。
功率密度將大大提高,因此,通過使用更小的激光功率和(或)更快的掃描,可以提高工藝產(chǎn)量,支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是微觀SLM的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn),因?yàn)橐瞥Y(jié)構(gòu)很困難,可能會(huì)影響零件的尺寸。
同樣,在高深寬比薄壁的情況下,特別是當(dāng)建筑支撐結(jié)構(gòu)困難時(shí),預(yù)熱可能是一個(gè)問題,Melvin和Beaman設(shè)計(jì)了一種篩網(wǎng)進(jìn)料系統(tǒng)。
用于SLS,與電子照相術(shù)不同,篩網(wǎng)供給系統(tǒng)通過去除靜電荷來工作,在篩網(wǎng)進(jìn)料系統(tǒng)中,通過帶電或研磨的篩子將粉末壓在粉末床上,而通過刮板或輥?zhàn)舆M(jìn)行流平,與輥式進(jìn)料相比。
在使用篩式進(jìn)料系統(tǒng)燒結(jié)聚碳酸酯粉末之后,構(gòu)件強(qiáng)度增強(qiáng)了3~4倍,部件密度增加了10% ~15%,觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸因于PBD的相應(yīng)增加,這是由從通過篩子的粉末中除去靜電電荷而引起的。
然而,該系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)精確的分層和均勻的涂層厚度,同樣的研究人員開發(fā)了一種基于靜電涂層的SLS粉末重,盡管靜電粉末分層比輥產(chǎn)生更好的分散,但燒結(jié)部分仍具有很大的孔隙率,CNC: computer numerically。
CHE: chemical etching,ECP: electrochemical poli,盡管已有大量文獻(xiàn)對傳統(tǒng)SLM產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研,但對微觀SLM的研究還沒有類似的報(bào)道,最近,人們嘗試通過在諸如EBM和SLM的PBF過程中使用,Al-Bermani報(bào)道了在SS的EBM過程中,通過改變聚焦偏移使電子束散焦顯著影響熔池形態(tài)。
Phan等使用鈷(Co)基合金EBM中窄聚焦束的類,致使水平枝晶限制了典型柱狀枝晶的生長,McLouth等研究了IN718 SLM時(shí)激光光束,發(fā)現(xiàn)由于更高的功率密度,光斑尺寸越小。
產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)越精細(xì),等軸結(jié)構(gòu)越好,在我們最近對316L粉末單向形成的微觀SLM研究中,由于我們研究的激光光斑尺寸精細(xì),所觀察到的“雙峰”表面的熔池形態(tài)與宏觀SLM中單向,上述關(guān)于散焦影響的研究表明激光光斑直徑大小可能在微。
由于微觀SLM中光斑尺寸較小,層厚較小,粉體較細(xì),預(yù)計(jì)其微觀組織形成與傳統(tǒng)SLM不同,此外。
由于微觀SLM具有細(xì)小的光斑尺寸,溫度梯度和凝固速率預(yù)計(jì)會(huì)更大,這可能會(huì)導(dǎo)致更快的冷卻速率,從而得到更精細(xì)的枝晶,然而,預(yù)測微觀SLM的微觀結(jié)構(gòu)很難,因?yàn)樗Q于許多涉及復(fù)雜機(jī)制的因素,通過許多研究。
我們已經(jīng)能夠得知利用傳統(tǒng)SLM方法制備的部件的力學(xué),包括它的材料硬度、抗拉力和疲勞性能,但是,文獻(xiàn)中幾乎沒有研究過微觀SLM部件的力學(xué)性能,力學(xué)性能通常受缺陷、微觀結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力和隨后熱處理。
圖4 SLM工藝輸出特性概要,PBF通常用于制造需要良好表面光潔度的小部件,因?yàn)镻BF比DED顯示出更好的分辨率,PBF通常具有較小的熔體池和層厚度,因此能制造出更好的分辨率和表面光潔度。
PBF工藝涉及利用能源對一層粉末進(jìn)行選擇性熔化或燒,電子束和激光束是用于PBF過程的兩種主要能源,即依次為電子束熔化(EBM)和選擇性激光熔化(SL,此外,SLM能夠生產(chǎn)具有與傳統(tǒng)制造工藝相似的力學(xué)性能的部,編者按,四、微觀選擇性激光熔化,圖8 使用微觀SLM制造的部件。
?。╝) Ni-Ti微執(zhí)行器,(b)SS 904L微流體系統(tǒng)俯視圖,小圖為其內(nèi)部結(jié)構(gòu),(a)經(jīng)Elsevier B.V.,? 2010 許可摘自參考文獻(xiàn),(b)經(jīng)DAAAM International,? 2010許可摘自參考文獻(xiàn)。
Engstrom等發(fā)表了關(guān)于納米增材制造(ANM),該技術(shù)使用各種材料(包括金屬、聚合物和有機(jī)分子)生,Hirt等的研究專注于金屬的微AM技術(shù),分為金屬轉(zhuǎn)移技術(shù)和原位合成技術(shù),他們定義了微AM技術(shù)的基準(zhǔn)特征大小為10 μm,Vaezi等將3D微AM技術(shù)分為兩個(gè)主要類別,即3D直接寫入和可縮放AM。
如圖1所示,3D直接寫入包括基于油墨的噴嘴分配和氣溶膠噴射技術(shù),如激光化學(xué)氣相沉積(LCVD)、聚焦離子束(FIB,盡管直接寫入過程典型地具有適合于納米級制造的高分辨,但是處理過程極其復(fù)雜和緩慢。
在可伸縮AM技術(shù)范疇內(nèi),盡管受到材料選擇的限制,微型立體印刷術(shù)(MSL)因其高分辨率和可重復(fù)性而一,熔融沉積建模(FDM)和目標(biāo)分層制造(LOM)技術(shù),此外它們在獲得較高的特征分辨率方面也存在局限性。
雖然金屬油墨已被用于噴墨打印,這種方法仍然嚴(yán)格限制于非金屬,3D打印(3DP)/黏結(jié)劑噴射打?。˙JP)在多材,但印刷部件的孔隙率通常很高,為了滿足復(fù)雜的表面處理的要求,一些新的和不同的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于復(fù)雜的AM組件,Tan和Yeo開發(fā)了一種用于AM部件的新技術(shù)——超。
在該方法中,超聲壓力波在液體介質(zhì)中產(chǎn)生的空化泡可去除部分熔融粉,空化氣泡的破裂引起沖擊波,將磨料顆粒傳播到樣品表面,去除材料,接收基IN625的表面粗糙度從6.5~7.5 μm,Wang等采用磨料流加工(AFM)處理SLM部件。
AFM是一種眾所周知的精加工技術(shù),可以強(qiáng)制半固體磨料介質(zhì)穿過表面,在AFM之后,SLM制造的鋁合金的表面光潔度得到顯著改善,表面粗糙度從14 μm降低到0.94μm,磁力研磨拋光(MAF)可以通過作用在磁性研磨劑上的,將SS 316L內(nèi)部通道的表面粗糙度從0.6 μm。
Guo等研究出MAF振動(dòng)輔助磁性研磨拋光(VAMA,該方法實(shí)現(xiàn)了微槽延邊的表面光潔度從2.2 μm降至,激光拋光或激光重熔已經(jīng)成為SLM表面潛在的經(jīng)濟(jì)有效,并可以使用與AM相同的激光源,將SLM制造的SS 316L的激光重熔后,在初始粗糙度為12 μm的情況下,Yasa等得到了1.5 μm的最終表面粗糙度并且在,用青銅滲透的激光拋光附加制造的SS AISI 42。
將表面粗糙度(Ra)從7.5~7.8 μm降低到1,Ma等觀察到Ti基合金表面粗糙度從5 μm減小到1,Marimuthu等把SLM制造的Ti6Al4V的,并且沒有形成α殼或熱裂紋,雖然激光拋光AM部件可行,但該方法僅限于平坦表面和外部特征。
此外,表面重熔也會(huì)影響表面化學(xué)和熱殘余應(yīng)力,磨料噴砂通常被稱為噴砂,在工業(yè)中廣泛用于表面清潔、雕刻和去毛刺,砂、磨料和堅(jiān)果殼用作噴射介質(zhì),由加壓空氣或流體推進(jìn),De Wild等使用噴砂來整飾通過SLM制造的多孔,使用金剛砂噴砂后。
植入物的表面粗糙度(Sa)從3.33 μm減小到0,Strickstrock等使用氧化釔四方氧化鋯多晶,Klotz等使用金剛砂和玻璃珠噴砂來拋光SLM制造,初始粗糙度為12.9~4.2 μm,噴砂還用于改善SLM制造的馬氏體時(shí)效鋼的美學(xué)外觀,Qu等報(bào)道。
通過噴砂處理,放電加工(EDM)粗切WC-Co零件的表面粗糙度得,平均表面粗糙度(Ra )從1.3 μm降至0.7 ,? 裝置中添加了額外的聚焦光學(xué)器件以實(shí)現(xiàn)1 μm的,此外,裝置還采用一款線性致動(dòng)系統(tǒng)。
將粉床分辨率提高至幾十納米,表1 用于微觀制造的SLM/SLS技術(shù)文獻(xiàn)綜述,中國工程院院刊《Engineering》2019年,系統(tǒng)地回顧了選擇性激光熔化技術(shù)在金屬材料上實(shí)現(xiàn)微尺,綜合評價(jià)了利用選擇性激光熔化和選擇性激光燒結(jié)制造微,詳細(xì)闡述了選擇性激光熔化未來的發(fā)展方向,為了從前文討論的可用技術(shù)庫中識(shí)別出適用于微觀SLM,必須考慮許多因素。
包括制造特征的初始粗糙度、零件尺寸、幾何形狀、最小,微觀SLM組件的尺寸通常為毫米級,而最小特征分辨率卻在幾微米的范圍內(nèi)(表1),表4中列出了用于微觀SLM組件的技術(shù)的合格性,盡管整體研磨技術(shù)可以獲得良好的表面光潔度。
但可能會(huì)在此過程中損害微尺度特征,用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(CNC)加工微觀SLM零件是可行,但復(fù)雜幾何條件下的微加工和刀具路徑控制是難點(diǎn),特別是,薄壁的精密加工以及內(nèi)部和高深寬比特征的精密加工非常。
CHE和ECP通常要求表面平整,并要沿著邊緣侵蝕材料,這可能會(huì)導(dǎo)致微小零件的尺寸誤差較大,磨料噴砂通常用于整飾許多行業(yè)(如牙科和珠寶)的微小,所以可能是一種理想的選擇。
微磨料噴砂是一系列醫(yī)療應(yīng)用中最常用的表面處理之一,例如用微磨料噴砂可獲得支持骨整合的牙種植體所需的表,Kennedy等在高速鋼(HSS)和涂層碳化物上使,表面粗糙度降低60%,最細(xì)的表面R a 為0.4 μm。
激光拋光是另一種合適的選擇,盡管重熔引起的熱應(yīng)力可能導(dǎo)致部件變形,尤其殘余的熱應(yīng)力對薄弱部分的沖擊很大,微觀尺度制造過程通??煞譃榛贛EMS的(或基于光,金屬材料在微部件中的應(yīng)用取得了顯著的進(jìn)展,很大程度上是由于它們在力學(xué)性能和電氣性能方面的適用,微制造中的金屬的加工處理通常通過基于非光刻的技術(shù)來,如機(jī)械加工、成形和接合。
傳統(tǒng)的微制造方法具有以下一個(gè)或多個(gè)限制:難以制造形,圖7 激光微燒結(jié)制造微觀特征,(a)由鎢粉(300 nm)制成的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu),(b)三個(gè)嵌套的空心球,(c)同心環(huán),(d)多種材料(Cu和Ag)的激光燒結(jié),(a)和(b)經(jīng)Emerald Group Pub,? 2007許可摘自參考文獻(xiàn)。
?。╞)經(jīng)WILEY-VCH Verlag GmbH,KGaA,? 2007許可摘自參考文獻(xiàn),(c)經(jīng)Emerald Group Publish,? 2005許可摘自參考文獻(xiàn),(三)粉末。
五、表面精整處理和混合處理,整體研磨技術(shù)諸如振動(dòng)研磨和滾筒拋光基于部件表面和磨,振動(dòng)研磨應(yīng)用于平均粗糙度為17.9 μm的SLM制,得到的最終粗糙度為0.9 μm,然而,振動(dòng)研磨導(dǎo)致表面產(chǎn)生大量的粗糙凹槽,Boschetto等使用滾筒拋光(通過旋轉(zhuǎn)桶的翻滾。
該技術(shù)大幅度降低了SLM試樣的表面粗糙度(48 h,盡管該技術(shù)具有良好的表面處理性能和工藝簡單性,但缺點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間長。
關(guān)于高頻微振動(dòng)輔助激光焊接IN718高溫合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)事故“第1殺手”的內(nèi)容就介紹到這里!