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浅析金属粉末选择性激光烧结疾速成型技艺

作者:何夕 2018年03月27日 国内新闻

  选择性激光烧结(以下简称SLS)技术最后是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化消费设备Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS范畴做了少量的研讨任务,在设备研制和工艺、资料开发上获得了丰盛效果。德国的EOS公司在这一范畴也做了很多研讨任务,并开发了相应的系列成型设备。

  国际也有多家单位停止SLS的相关研讨任务,如华中科技大学、南京航空航天大学、东南工业大学、中北大学和北京隆源自动成型无限公司等,也获得了许多严重效果,如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结疾速成型零碎、北京隆源自动成型无限公司开发的AFS一300激光疾速成型的商品化设备。

  2 SLS技术的任务原理

  选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需外形的零件。其整个工艺进程包括CAD模型的树立及数据处置、铺粉、烧结以及后处置等。SLS技术的疾速成型零碎任务原理见图1。 


 
图1 SLS技术的疾速成型零碎任务原理

  整个工艺安装由粉末缸和成型缸组成,任务时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(任务活塞)上平均铺上一层,计算机依据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末资料以构成零件的一个层面。粉末完成一层后,任务活塞下降一个层厚,铺粉零碎铺上新粉.控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最初,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。关于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个任务台被加热至一定温度,可增加成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。

  与其它疾速成型(RP)办法相比,SLS最突出的优点在于它所运用的成型资料非常普遍。从实际上说,任何加热后可以构成原子间粘结的粉末资料都可以作为SLS的成型资料。目前,可成功停止SLS成型加工的资料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末资料。由于SLS成型资料种类多、用料节省、成型件功能散布普遍、合适多种用处以及SLS无需设计和制造复杂的支撑零碎,所以SLS的使用越来越普遍。

  3 SLS技术的金属粉末烧结办法

  3. 1金属粉末和粘结剂混合烧结

  首先将金属粉末和某种粘结剂按一定比例混合平均,用激光束对混合粉末停止选择性扫描,激光的作用使混合粉末中的粘结剂熔化并将金属粉末粘结在一同,构成金属零件的坯体。再将金属零件坯体停止适当的后处置,如停止二次烧结来进一步进步金属零件的强度和其它力学功能。这种工艺办法较为成熟,曾经可以制造出金属零件,并在实践中失掉我国这片创新热土正在发生一场全面而深刻的产业结构变革。运用。南京航空航天大学用金属粉末作基体资料(铁粉),加人过量的枯结剂,烧结成形失掉原型件,然后停止后续处置,包括烧失粘结剂、低温焙烧、金属熔渗(如渗铜)等工序,最终制造出电火花加工电极(见图2)。并用此电极在电火花机床上加工出三维模具型腔(见图3)。