造成湖南SLS激光快速成型誤差的因素分析

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1、造成湖南SLS激光快速成型誤差的因素分析造成湖南SLS激光快速成型丄藝誤差的因索較多，SLSI藝中的燒結(jié)參數(shù)主要有預(yù)熱溫度、激光功率、掃描速度、掃描間隔、掃描路徑以及層厚等。而且各因素對(duì)此誤差的影響差別很大，同時(shí)各因素之間也相互關(guān)聯(lián)、相互制約。影響零件表面粗糙度的參數(shù)主要是掃描間隔和層厚；而對(duì)于零件的尺寸精度和形狀精度來(lái)說(shuō)，則是兒個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。1、粉末預(yù)熱溫度對(duì)誤差的影響由于激光加熱時(shí)，粉末溫度突然升高使Z與周圍粉末Z間產(chǎn)生一個(gè)較人的溫度梯度，易導(dǎo)致翹曲變形。對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱有利于減少激光照射的粉末與其周圍粉末之間的溫度梯度從而可以改善制件的翹曲變形嘲。如果預(yù)熱溫度太低，rtr于粉層

2、冷卻太快，熔化顆粒之間來(lái)不及充分潤(rùn)濕和互相擴(kuò)散、流動(dòng)，燒結(jié)體內(nèi)留下大量空隙，導(dǎo)致燒結(jié)深度和密度大幅度下降，成形件質(zhì)量因此受到很大的影響。隨著加熱溫度的提高，粉末材料導(dǎo)熱性能變好，同時(shí)低熔點(diǎn)有機(jī)成分液相數(shù)增加，有利于其流動(dòng)擴(kuò)散和潤(rùn)濕，可以得到更好的層內(nèi)燒結(jié)和層間燒結(jié),使燒結(jié)深度和密度增加，從而提高成形質(zhì)量。湖南sls激光快速成型華曙高科提醒，若預(yù)熱溫度太高，又會(huì)導(dǎo)致部分低熔點(diǎn)有機(jī)物的碳化和燒損，反而降低燒結(jié)深度和密度。2、燒結(jié)溫度控制不當(dāng)引起的誤差激光的燒結(jié)溫度是影響SLS制件的主要因素之一。激光束對(duì)粉末材料的掃描燒結(jié)溫度決定于兩個(gè)因素：一個(gè)是激光束的掃描速度，另一個(gè)是掃描激光器的功率輸出。

3、掃描速度越高、功率輸出越低、受照射的粉末材料的受熱溫度越低，而掃描速度越低、功率輸出越高，受照射的粉末材料的受熱溫度越高。湖南SLS激光快速成型中的激光掃描燒結(jié)與激光切割屮的情形不太相同，當(dāng)激光束掃描加熱粉末材料時(shí)，激光對(duì)粉末顆粒的能量輻射時(shí)間極短，一般在0.1ms——0.1So將每層燒結(jié)材料加熱到某一溫度區(qū)間，如燒結(jié)溫度t大于t(max)就會(huì)引起材料被破壞；如燒結(jié)溫度小于t(min)則不能達(dá)到使粉末材料互相粘結(jié)的冃的，影響制件的力學(xué)性能。湖南SLS激光快速成型華曙高科指出，合理的控制燒結(jié)溫度必須從彩響燒結(jié)溫度的兩個(gè)決定因素入手。掃描速度增人，單位距離內(nèi)激光掃描的吋間就減小，掃描在粉末上瞬

4、間能量密度就減?。环粗?，就增大。因此，掃描速度對(duì)燒結(jié)件精度和密度的影響與激光功率對(duì)其影響成相反的效果。掃描速度的大小，決定了成形速度的快慢。從快速成形方面考慮，應(yīng)盡量選擇高的掃描速度。3、激光掃描路徑對(duì)誤弟的彩響當(dāng)激光掃描到粉末時(shí)，粉末由于溫度突然升高達(dá)到熔點(diǎn)而熔化，并與周圍粉末形成一個(gè)較大的溫度梯度，產(chǎn)生熱應(yīng)力。掃描完成后，粉末溫度下降，先前熔化的粉末凝固收縮，產(chǎn)生殘余應(yīng)力。熱應(yīng)力與殘余應(yīng)力相互作用，引起燒結(jié)體的翹曲變形，并且隨著成型區(qū)而積的增人翹曲變形呈現(xiàn)增人趨勢(shì)。湖南SLS激光快速成型華曙高科指出,通常的快速原型激光掃描方式按其掃描路徑不同可分為以下兒類：第1類為順序往返直線掃描法，

5、從左往右直線填充；第2類為分區(qū)掃描,分區(qū)掃描將截面分割成若干個(gè)無(wú)內(nèi)孔的掃描子域，掃描子域內(nèi)部用直線填充，以減少成型區(qū)面積；第3類為掃描線平行于邊界輪廓線，如同螺旋一樣，由內(nèi)向外或由外向內(nèi)的環(huán)形掃描；第4類為分形掃描,所采用的掃描軌跡是一種具有自相似特征的分形結(jié)構(gòu)圖形。掃描方式的選擇直接影響湖南SLS激光快速成型加工層面上的溫度場(chǎng)分布和成型區(qū)的掃描順序，對(duì)制件翹曲變形有十分重要的影響。如果對(duì)同一點(diǎn)的激光掃描次數(shù)控制不合理，掃描次數(shù)過(guò)多，則溫度會(huì)過(guò)高，對(duì)成型件產(chǎn)生不良影響。4、單層層厚的影響單層層厚就是指鋪粉厚度，由于快速原型分層離散制造的特點(diǎn)，使得沿模型高度方向的單層燒結(jié)厚度（對(duì)應(yīng)于切片厚度

6、）對(duì)制件局部形狀特征有著十分重要的影響。單層厚度過(guò)大造成制件局部細(xì)微特征的忽略，成型方向上的層間效應(yīng)明顯，表面光潔度下降，甚至?xí)辜す饽芰繜o(wú)法傳遞到燒結(jié)層的底部粉末，使得層與層之間的粘結(jié)無(wú)法完成，導(dǎo)致加工過(guò)程的失敗。反之，單層厚度過(guò)小會(huì)使得加工效率降低,層片之間很容易產(chǎn)生翹曲變形，所以必須選擇合適的單層厚度。湖南SLS激光快速成型華曙高科建議,對(duì)形狀復(fù)雜、成型精度高的制件,以制件要求精度的一半作為單層厚度的極限值，可以使模型在滿足精度要求下保留其細(xì)微的局部特征。對(duì)于形狀較為簡(jiǎn)單的實(shí)體.則可以選擇比較人的單層厚度，但必須使得單層厚度小于加工激光功率所能保證的燒結(jié)厚度。