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東莞市博世機電設備有限公司
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由于被激光掃描的金屬粉末隨后與周圍的材料形成致密的冶金結合,采用激光切割機技術生產的零件致密度高、強度高、機械性能好,無需后處理來提高其致密度以及機械性能。綜合考慮被加工粉末的受熱以及結晶過程,與熱傳導焊接有很大的共性,可以采用激光切割該技術加工任何可焊性較好的金屬材料,通過有限元計算其在粉末床上的zui大冷卻速度高達,因而對于易于產生冷裂紋的材料需要考慮通過在建模過程中加熱來調節熔化金屬的結晶速度以期緩解或者避免冷裂紋的形成,對于易于產生熱裂紋的材料,該技術目前還在探索解決方法。
在激光切割機對粉末的加工過程中,需要克服的一個主要問題是熔化粉末在隨后結晶過程中的成球問題。這是由于液態金屬的表面張力造成的。易發生氧化的金屬成球現象尤其嚴重。因為在激光掃描粉末時,每次有幾個或幾十個粉末顆粒熔化,一般來說成球的直徑大于粉末顆粒的直徑。在建模過程中出現成球現象,會影響下一層的鋪粉過程,造成模型致密度降低,甚至建模過程中斷。這一問題的解決主要在于優化激光加工參數,其次在激光切割機加工過程中通入一定量的惰性氣體可以防止液態金屬結晶過程中可能發生的氧化和氮化現象。
與區域選擇激光雕刻技術相似,該技術可用于精密、形狀復雜以及尺寸較小金屬零件的生產。過程中金屬粉末發生熔化,與區域選擇激光燒結技術相比該過程需要更高的激光能量。由于較高的能量輸入,在粉末床中形成了較大的溫度梯度,零件輪廓外表面處也發生了相當于燒結的現象,未*熔化的粉末黏結在零件外表面的現象相對于區域選擇激光燒結技術更嚴重,因而生成的零件外表面較粗糙(材料的物理和熱性能不同,其粗糙程度也不同),即使經過噴砂處理,表面的狀態為不銹鋼零件,其Rz值介于30-50um之間。有些工業應用環境對零件表面質量要求較高,例如注塑模具,這時需要經過切削等機械加工來提高表面質量。
為按照德國工業標準8DIN EN 10002采用SLM技術生產的拉伸試樣,材料為不銹鋼。拉伸試樣的全長為90mm,測量長度為60mm,直徑為8mm.由于采用SLM技木生產的試樣的表面質量較差,為了不影響拉伸結果對其表面進行了機械加工。
拉伸實驗對樣件的抗拉強度、屈服強度和延伸率進行了測定。為測量結果與參考值的對比,可見抗拉強度和屈服強度的測量值均高于參考值,只有延伸率低于參考值。采用SLM生產的樣件的性能與激光加工過程中較好的冷卻條件有關。因而SLM技術不僅可以用于功能模型、技術模型的制造,也用于直接制造金屬零件和模具(主要為注塑模和壓鑄模).
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