基于送絲熔敷的激光成形技術(shù)研究.pdf

1、激光送絲熔敷成形技術(shù)是一種新型快速成形技術(shù)，它是以絲材為熔敷材料，通過激光熔化金屬絲，基于分層分道疊加原理，最終獲得致密度為100％的金屬零件。國外學(xué)者對激光送絲熔敷成形技術(shù)進(jìn)行了大量研究，而國內(nèi)僅有幾所高校對激光送絲熔敷成形技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，對成形件的整體組織性能特點(diǎn)方面的研究則鮮有報(bào)道。
　　本文以316L不銹鋼為熔敷材料，對激光送絲熔敷成形過程中工藝特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，完成工藝參數(shù)的優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上完成多層多道塊體件的

2、沉積及塊體件組織性能的分析。
　　首先，通過單因素工藝試驗(yàn)，對單層單道熔敷工藝進(jìn)行研究并優(yōu)化。得出最佳送絲位置是絲材位于熔池中心的前向送絲，最優(yōu)工藝參數(shù)范圍為：激光功率P=2000~2800W、掃描速度Vs=0.27~0.54m/min、送絲速度V=2.0~3.2m/min。在此區(qū)間內(nèi)，熔敷層的幾何特征參數(shù)的變化更平緩，尤其是熔敷層寬度和高度的變化較小，有利于提高零件的成形精度。熔敷層的熔深和熔高的比值Hf/H和寬高比隨著線能量E

3、的增大而增大，且低線能量下的熔敷層中心區(qū)域組織為均勻細(xì)小的等軸晶，高線能量下的熔敷層中心區(qū)域組織為雜亂粗大的柱狀樹枝晶。
　　然后，開展了多層單道激光送絲熔敷成形正交試驗(yàn)，對成形件的成形精度、微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，激光功率和掃描速度對多層單道成形件的成形精度和顯微硬度的影響最顯著，對成形件硬度波動(dòng)大小影響最大的則是掃描速度；多層單道最優(yōu)工藝參數(shù)范圍為：單位體積焊絲所對應(yīng)的激光能量Q<550J/mm3和線能量E<4

4、00J/mm。且熱輸入量越大，組織均勻性越差。多層單道成形件沿著掃描方向的抗拉強(qiáng)度低于垂直掃描方向試樣，且垂直掃描方向的抗拉強(qiáng)度達(dá)到軋制件水平，在拉伸斷口均有韌窩分布，表明為韌性斷裂。
　　最后，在優(yōu)化工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了單層多道搭接工藝探究和多層多道成形件的組織性能的研究。當(dāng)搭接率Φ=ηc+0.05（ηc為臨界搭接率）時(shí)，熔敷層表面的平整度最好。多層多道成形件重熔區(qū)比非重熔區(qū)組織更為細(xì)小，隨著沉積層數(shù)的增大，晶粒尺寸變大。隨著