電子束3D打印鋪粉系統(tǒng)及不銹鋼粉末成形工藝研究.pdf

1、本文研究的是金屬粉末電子束3D打印鋪粉系統(tǒng)與粉末成形工藝，在生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域具有很良好的應(yīng)用前景。
　　按照電子束3D打印技術(shù)參數(shù)要求，對(duì)電子束3D打印鋪粉系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成整個(gè)鋪粉系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)主體分為四個(gè)部分:工作臺(tái)支架、升降臺(tái)、供粉箱與回收箱、行走機(jī)構(gòu);嵌入式系統(tǒng)包括軟件與硬件系統(tǒng)。對(duì)升降臺(tái)升降的精度、供粉箱的出粉速度以及行走機(jī)構(gòu)鋪粉均勻性進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證升降臺(tái)

2、下降精度為+0.002mm/0.5mm;通過(guò)試驗(yàn)測(cè)算供粉箱出粉速度V為39.0625～5000mm3/s，可以滿足供粉需求。試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋪一層0.5mm厚的粉末，供粉箱出粉速度V、行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度v之比S在120時(shí)，在粉末壓實(shí)后，粉末均勻性非常好。通過(guò)對(duì)升降臺(tái)升降、供粉箱出粉以及行走機(jī)構(gòu)鋪粉均勻性進(jìn)行調(diào)試與優(yōu)化，為不銹鋼粉末成形工藝提供粉末鋪設(shè)平臺(tái)。
　　分析了真空條件下電子束“吹粉”現(xiàn)象的機(jī)理，并通過(guò)對(duì)比電阻絲、電子束偏轉(zhuǎn)掃

3、描兩種加熱方式對(duì)粉末潰散的影響，探究出電阻絲與電子束偏轉(zhuǎn)掃描復(fù)合預(yù)熱為解決“吹粉”問(wèn)題的最優(yōu)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明使用電阻絲加熱與電子束偏轉(zhuǎn)掃描相結(jié)合的復(fù)合預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間25min能夠使吹粉率低于10％，預(yù)熱時(shí)間比單個(gè)加熱源少44.4％。復(fù)合預(yù)熱系統(tǒng)加熱粉末30min能夠有效地解決“吹粉”問(wèn)題。
　　電子束3D打印粉末熔化成形的工藝參數(shù)對(duì)316L不銹鋼粉末成形試樣的表面形貌有直接影響，在加速電壓U、掃描間距L等工藝參數(shù)恒定情況下，相

4、同的電子束束流I與掃描頻率F的比值I/F得到的成形件上表面形貌基本相似并且得到的成形試樣上表面粗糙度相差不大。隨著I/F值升高，成形試樣上的表面形貌由網(wǎng)狀逐漸過(guò)渡至溝壑狀，成形試樣上表面粗糙度升高。層間粉末成形需要使用復(fù)合預(yù)熱系統(tǒng)至少預(yù)熱40s，才能保證粉末成形率在90％以上。隨著粉末逐層堆積成形，再加上熱輸入累積，層數(shù)高的對(duì)層數(shù)低的成形層起著回火或者退火的作用，使相應(yīng)成形層硬度略微有些下降。電子束3D打印獲得的試樣組織致密、晶粒細(xì)小，