選擇性激光燒結(jié)中工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的影響

1、務(wù)l注止匐動(dòng)地選擇性激光燒結(jié)中工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的影響 譚月梅.胡慶夕,周克平,吳懋亮f上海太學(xué)t海±大镕99200436摘要;車文利用選擇性馓光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn),研究T激光功率,掃描速度、掃描問(wèn)距、單層厚度耐成型質(zhì)量的髟J日,確定T材料燒結(jié)的屜佳I藝參數(shù).為制作微孔結(jié)構(gòu)的仿生骨骼蔸定T基m。關(guān)鍵詞:選擇性激光燒結(jié)I藝磬數(shù).成型質(zhì)量The Influence ofTechnical Parameters on Molding Quality in Selective Laser SinteringTAN Yuemei,HU qing-xi,ZHOU keping,WU mao-l

2、iang(sh¨曲aluve6峨Sh”ghal,200436,chinaAbstract=This article desc ribes simering exoer】meby elec【lve Cuer sinteringtechnologywhile studyingthe influence oflpower,Scning speed￥c aT】ning space singlelllickness onmolding quality tt h built the optical technicself sin【cring materlaJ Io establish the b

3、of making bionics bonewith porousKeywords:seectiveIcr sintering,technical p,sintenng quality0引言選擇性撤光燒結(jié)(Selective La serSintering,SLS是已經(jīng)商業(yè)化的快速成型(RP,RapidPrototyping方法之一。選擇陛激光燒結(jié)采用高分于材料,用磷酸鹽玻璃復(fù)合材料作為粘結(jié)荊,成型過(guò)程中粘結(jié)劑將受熱融化并將粉末材料粘結(jié)成型”。成型質(zhì)量是Eh材料特性、設(shè)備參數(shù)和所選擇的t藝參數(shù)次定的。工藝參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際的成型要求進(jìn)行一定范陶內(nèi)的調(diào)箍.以確定該種材料的適宜r藝參數(shù)口】.這些工藝

4、參數(shù)主要包括激光功率、掃描速度、掃描間距以及單層厚度等。整個(gè)燒結(jié)試驗(yàn)在HRPS.111激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)上進(jìn)行。組織工程學(xué)的拄展對(duì)快速成型技術(shù)提出了新的要求,本文通過(guò)試驗(yàn)探索了用上藝方法生成骨組織支架的新方法。l激光功率對(duì)成形質(zhì)量的影響不同馓光功率F成型樣件橫截面的掃描電鏡(SEM照片如圖I所示,加工參數(shù)為:掃描速度2000mm/s,掃描問(wèn)距0Imm,單層厚度0I 5mm收蕞日期2004-05-08基盒項(xiàng)目:上坶市基礎(chǔ)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(02Jcl4033;±海市教委重點(diǎn)基盤項(xiàng)目(03AZ0.作者簡(jiǎn)介譚月梅,上海大學(xué)先進(jìn)制造方向在讀博±生.第26卷增刊200409【”】務(wù)l泣拈訇動(dòng)

5、似(撇光功率A;75B_10H c_15WD:20圈l激光功率對(duì)成型質(zhì)量的囂響樣件的燒結(jié)質(zhì)量可由燒結(jié)后的密度來(lái)衡量, 試驗(yàn)中各組樣件的密度(單位:ke/m3分別為: A:42753.B:55652.C;85795.D 1050【34】第26卷增刊200409/T 5lo 1520自￥(w圖2燒結(jié)密度與撒光功率關(guān)系2掃描速度對(duì)燒結(jié)質(zhì)量的影響 不同掃描速度下樣件的橫截面掃描電鏡照片 如圖3所示.加工參數(shù)為激光功率10W,掃描 間距0lmm,單層厚度05ram。卑、l生止訇矽,rb(翹m速度A:20eram/s,B:400mrrds.C:800rraals,D:2000mm/s圈3掃描速度對(duì)成型質(zhì)量

6、的影響在圖3中.A組商驗(yàn)中,由于掃描速度太小,燒結(jié)時(shí)單位面積上吸收的能量大,粉末燒結(jié)充分,表而役有收縮氣孔,強(qiáng)度高:B組試驗(yàn)中,南于掃勻,強(qiáng)度較高:c組試驗(yàn)中.層與層之問(wèn)有明顯的驗(yàn)中,由于激光掃描進(jìn)度太快.單位面積上粉末吸收的能量減少樣什表面質(zhì)量和強(qiáng)度較差。燒結(jié)密度與掃描速度的關(guān)系如圖4所示a由圈中可虬看出,燒結(jié)密度隨掃描速度的增加而F降,當(dāng)掃描速度為400rends時(shí).撓結(jié)質(zhì)量最好,樣件最致密.但存在過(guò)燒現(xiàn)象;當(dāng)掃描速度超過(guò)3000mm/s時(shí),燒結(jié)質(zhì)量明顯下降.樣件內(nèi)部存在人量孔洞。在其他工藝參數(shù)不變的情況下,掃描謎度為400mm/s時(shí)燒結(jié)質(zhì)量較好。m 掃描速度(m/s圈4燒結(jié)密度%掃描建度

7、的關(guān)系3掃描間距對(duì)燒結(jié)質(zhì)量的影響 不同掃描間距下樣件的橫截面掃描電鏡jc【片 如圖5所示,加工參數(shù)為激光功率lOW一掃描速 度2000mrnls,單層厚度0.15ram。f掃描間mA:005m扎B:O Imm.C:015mm rD:02mm 閏5掃描間4對(duì)&型質(zhì)量的囂響在圖5中,A組試驗(yàn)中.燒結(jié)后的樣件表匝 致密.樣件強(qiáng)度高:B組試驗(yàn)中.撒光光斑直徑 與掃描間距相等樣件強(qiáng)度較高,表面質(zhì)量較好;c 第26卷增刊200409【35l務(wù)l泣出匐動(dòng),tb 組試驗(yàn)中,由于掃描間距大于激光光斑直徑,相鄰兩條掃描線之間有未燒結(jié)的粉末.強(qiáng)度和表面質(zhì)量較籌:D蛆試驗(yàn)中.樣件表面有二I;=量孔洞.組織極不

8、均勻,樣件的強(qiáng)度和表面質(zhì)量很差?？梢杂?jì)算出各樣件的密度(kB,m3:A:74388.B:50284,C45234.D3933。A組燒;質(zhì)量最好,D組燒結(jié)質(zhì)量最差,這與上述分析的結(jié)果一致。由于激光光斑直徑為0】所以掃描間距一般設(shè)為0lmm。4單層厚度對(duì)成型質(zhì)量的影響 不同單層厚度下樣件的橫截面掃描電鏡照片 如圖6所示.加工參數(shù)為激光功率10W,掃描速 度2000rands,掃描間距0Imm?！?6】第26卷增刊200409(單層厚度A:0075mm.B:01mm,C:015ram,D:02mml 圈6單層厚度對(duì)成型質(zhì)量的髟響在圖6中.A組試驗(yàn)中,單層厚度較小,上下 相鄰兩層燒結(jié)致密.強(qiáng)度和表面質(zhì)

9、量好:B組試驗(yàn) 中,相鄰兩層燒結(jié)比較致密.樣件內(nèi)部孔有增大的 趨勢(shì).強(qiáng)度和表面質(zhì)量較好:C組試驗(yàn)中,由于單 層厚度為0l 5ram,激光功率不足以完全熔透整層 扮束.樣件的表面質(zhì)量較差;D組試驗(yàn)中.由于厚 度繼續(xù)增大,上下兩層之間出現(xiàn)斷層,樣件強(qiáng)度大 為降低。從零件制造的角度看,單層厚度不能太小;由 于設(shè)備性能的約束,單層厚度也不能太大。經(jīng)試驗(yàn) 驗(yàn)證.單層厚度一般設(shè)為0】5ram。5結(jié)論在SLS成型中.工藝參數(shù)的選擇對(duì)于零件的成 型質(zhì)量有著決定性的影響.試驗(yàn)研究了激光功率、 掃描速度、掃描間距、單層厚度等工藝參數(shù)對(duì)成掣 質(zhì)量的影響.井通過(guò)對(duì)掃描電鏡I!【片的分析,獲得 了不同的工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的影響規(guī)律,并得出 了該種材料的最佳工藝參數(shù),為生產(chǎn)和科研提供了 新的選擇依據(jù)。參考文蘸:何天自.胡漢杰功能高分予與新技術(shù)2000:97-100【2j史i升,黃樹(shù)槐,檣傳友選擇性激光燒鮚I藝參熬鋰能 優(yōu)化方法研究機(jī)槭科學(xué)與技術(shù),2003,22(2:259264 P】薅永華,殷國(guó)盲快速原型制造技術(shù)的集成應(yīng)用方法機(jī) 械與電子,1998(59一12岫盯_5曲m口dan