選區(qū)激光熔化成形過程中不同參數(shù)對溫度場的影響（一）

選區(qū)激光熔化成形技術(shù)(SelectiveLaser Melting，簡稱SLM)是近十幾年才發(fā)展起來的新型快速成型(RapidPrototyping)技術(shù)。該技術(shù)能直接制造形狀復(fù)雜、機(jī)械性能良好、高精度、致密度近100%的金屬零件，無需或僅需簡單后處理(如噴砂、拋光等)即可直接投入實際使用。SLM的工藝簡單，成型材料范圍廣泛，是最有發(fā)展?jié)摿Φ慕饘倭慵苯映尚图夹g(shù)之一。

選區(qū)激光熔化的主要工作原理如圖所示。首先，通過專用的軟件對零件的CAD三維模型進(jìn)行切片分層，將模型離散成二維截面圖形，并規(guī)劃掃描路徑，得到各截面的激光掃描信息。在掃描前，先通過刮板將送粉升降器中的粉末均勻地平鋪到激光加工區(qū)，隨后計算機(jī)將根據(jù)之前所得到的激光掃描信息，通過掃描振鏡控制激光束選擇性地熔化金屬粉末，得到與當(dāng)前二維切片圖形一樣的實體。然后成形區(qū)的升降器下降一個層厚，重復(fù)上述過程，逐層堆積成與模型相同的三維實體。

選區(qū)激光熔化成形的工作原理圖

多層多道溫度場的結(jié)果與分析

下圖是奇數(shù)層與偶數(shù)層的溫度云圖。溫度分布與用高速攝像機(jī)拍攝的實際溫度分布相似。

多層多道的溫度場(功率170W;速度15m/min;搭接率為0)

結(jié)論：

①沿短邊掃描時的最高溫度略高于沿長邊掃描的最高溫度

短邊掃描時，相鄰掃描道之間掃描時間差比沿長邊掃描的時間短得多，上一道的熔覆線及周圍的被預(yù)熱粉床還未完全冷卻，下一道已經(jīng)開始掃描，可以看到在圖(b)、(d)、(f)前方A區(qū)仍高達(dá)1000多度。因此沿短邊掃描時相鄰道之間的預(yù)熱作用更明顯，瞬時最高溫度也高于沿長邊掃描時的瞬時最高溫度。

②第1、2層的最高溫度較后面4層高

這與熱量通過底層傳導(dǎo)的快慢有關(guān)，隨著成形區(qū)域的增加，底部傳熱的實體增大，激光作用于粉末的能量更容易傳播，因而后面4層的最高溫度較低，但后面四層的整體溫度較前兩層高;當(dāng)激光加工到第3層時，已加工層的散熱作用與預(yù)熱作用趨于平衡，因而最高溫度逐漸趨于穩(wěn)定。