目前,
增材制造技術(shù)成為一項備受關(guān)注的技術(shù),在航空航天、汽車(chē)、生物醫藥等行業(yè)得到了大力發(fā)展,已成為一種推動(dòng)傳統制造業(yè)轉型升級的重要力量。
目前工業(yè)生產(chǎn)中應用最為廣泛的依然是金屬材料,使用增材制造技術(shù)來(lái)代替傳統工藝方法,制造各種傳統加工手段難以加工的金屬零部件是目前增材制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。下面對增材制造工藝過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析,探討增材制造用金屬耗材的特點(diǎn),以期為我國相關(guān)材料的研究提供參考。
金屬增材制造技術(shù)的分類(lèi)
目前比較成熟的金屬增材制造技術(shù)主要包括選區激光熔化、激光熔化沉積、電子束熔煉等,每種工藝方法都已有比較成熟的產(chǎn)品供應市場(chǎng)。
1、 選區激光熔化
選區激光熔化(SLM)工藝是工件的3D模型先進(jìn)行分層處理,然后利用掃描系統控制激光束對待成型區域內的材料進(jìn)行照射,有選擇性地對金屬粉末進(jìn)行熔融處理。每層切片掃描結束后,送粉系統用新粉將已成型區完全覆蓋,不斷重復這兩個(gè)動(dòng)作,直至完成所有切片的掃描,最終實(shí)現工件的逐層累積成型。
2、 激光熔化沉積
激光熔化沉積(LMD)也稱(chēng)作激光直接制造。一般采用較高功率的激光,送料的方式多為同步送粉,直接進(jìn)行層疊式沉積是其最大技術(shù)特色。與傳統制造工藝相比,該方法靈活性高、流程短,可顯著(zhù)減少成品的成本和時(shí)間。在制備小批量、高價(jià)值金屬零部件等方面有巨大潛力
3、 電子束熔煉
電子束熔煉(EBM)是在高真空條件下,利用電子束將金屬粉末熔融而成型的工藝方法。真空條件及電子束是EBM與LMD及SLM的主要區別。利用EBM技術(shù)制造的零件致密性好, 強度極高。
增材制造工藝影響因素綜合分析
使用增材制造技術(shù)加工工件時(shí),首先要根據材料的特性選定熱源類(lèi)型、功率大小及掃描速度等參數,然后將材料通過(guò)輸送裝置置于加工區,并在熱源的作用下逐步成型。增材制造過(guò)程是一個(gè)非連續加工過(guò)程,工藝過(guò)程的穩定性、一致性是其成敗的關(guān)鍵。產(chǎn)品加工的穩定性、一致性的要求需要由材料、熱源、工藝流程等因素的共同作用才能保證。
增材制造過(guò)程中,
一般熱源的類(lèi)型、功率大小及掃描速度是恒定的,
即加工過(guò)程中材料成型的熱源是穩定一致的。加工過(guò)程中,熱源會(huì )同時(shí)與粉末及已成型區的基體發(fā)生作用,采用鋪粉方式送粉時(shí),熱源對粉末的作用更加的直接;而采用直接送粉方式時(shí),熱源與基體之間的作用會(huì )變得更明顯。
結論
(1 )增材制造是一種新興的成型技術(shù),而材料是制約增材制造工藝廣泛應用的主要因素。
(2 )增材制造用粉末材料與粉末冶金用粉末材料在本質(zhì)上沒(méi)有區別,但其粒度分布要求更為嚴格,需控制在一個(gè)較窄的范圍內。
(3 )增材制造用粉末的粒徑、粒度的分布由熱源類(lèi)型、成型參數所決定。