選區激光熔化成形過程中不同參數對溫度場的影響

選區激光熔化成形技術(SelectiveLaser Melting，簡稱SLM)是近十幾年才發展起來的新型快速成型(RapidPrototyping)技術。該技術能直接製造形狀複雜、機械性能良好、高精度、緻密度近100%的金屬零件，無需或僅需簡單後處理(如噴砂、拋光等)即可直接投入實際使用。SLM的工藝簡單，成型材料範圍廣泛，是最有發展潛力的金屬零件直接成型技術之一。

選區激光熔化的主要工作原理如圖所示。首先，通過專用的軟體對零件的CAD三維模型進行切片分層，將模型離散成二維截面圖形，並規劃掃描路徑，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，隨後計算機將根據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，得到與當前二維切片圖形一樣的實體。然後成形區的升降器下降一個層厚，重複上述過程，逐層堆積成與模型相同的三維實體。

選區激光熔化成形的工作原理圖

多層多道溫度場的結果與分析

下圖是奇數層與偶數層的溫度雲圖。溫度分布與用高速攝像機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)

結論：沿短邊掃描時的最高溫度略高於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熱粉床還未完全冷卻，下一道已經開始掃描，可以看到在圖(b)、(d)、(f)前方A區仍高達1000 多度。因此沿短邊掃描時相鄰道之間的預熱作用更明顯，瞬時最高溫度也高於沿長邊掃描時的瞬時最高溫度。

第1、2 層的最高溫度較後面4 層高

這與熱量通過底層傳導的快慢有關，隨著成形區域的增加，底部傳熱的實體增大，激光作用於粉末的能量更容易傳播，因而後面4層的最高溫度較低，但後面四層的整體溫度較前兩層高;當激光加工到第3層時，已加工層的散熱作用與預熱作用趨於平衡，因而最高溫度逐漸趨於穩定。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！