激光粉末燒結(jié)SLS工藝適用的材料主要有哪些
責(zé)任編輯：悟空打印坊 發(fā)布時(shí)間：2019-07-30
從原理上講任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料，這使得SLS所使用的成型材料十分廣泛，目前，SLS適用的材料主要包括下面幾類：
（1）金屬粉末和粘結(jié)劑混合燒結(jié)。預(yù)先將金屬粉末和某種粘結(jié)劑按一定比例混合均勻，通過(guò)用激光束對(duì)混合粉末進(jìn)行選擇性掃描，混合粉末中的粘結(jié)劑熔化并將金屬粉末粘結(jié)在一起，形成金屬零件的坯體。再將金屬零件坯體進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚怼?/span>
這種工藝方法較為成熟，已經(jīng)能夠制造出金屬零件，并在實(shí)際中得到使用。南京航空航天大學(xué)用金屬粉末作基體材料（鐵粉），加人適量的粘結(jié)劑，燒結(jié)成型得到原型件，然后進(jìn)行后續(xù)處理，包括燒失粘結(jié)劑、高溫焙燒、金屬熔滲（如滲銅）等工序，最終制造出電火花加工電極。并用此電極在電火花機(jī)床上加工出3D模具型腔。
（2）金屬粉末激光燒結(jié)。激光直接燒結(jié)金屬粉末制造零件工藝還不十分成熟，研究較多的是兩種金屬粉末混合燒結(jié)，其中一種熔點(diǎn)較低，另一種較高。激光燒結(jié)將低熔點(diǎn)的粉末熔化，熔化的金屬將高熔點(diǎn)金屬粉末粘結(jié)在一起。由于燒結(jié)好的零件強(qiáng)度較低，需要經(jīng)過(guò)后處理才能達(dá)到較高的強(qiáng)度。
（3）金屬粉末壓坯燒結(jié)。金屬粉末壓坯燒結(jié)是將高低熔點(diǎn)的兩種金屬粉末預(yù)壓成薄片坯料，用適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)進(jìn)行激光燒結(jié)，低熔點(diǎn)的金屬熔化，流入到高熔點(diǎn)的顆粒孔隙之間，使得高熔點(diǎn)的粉末顆粒重新排列，得到致密度很高的試樣。
不同的成型材料和設(shè)備對(duì)SLS的工藝影響也有所不同。主要影響因素有：
（1）粉末材料的影響。粉末材料的物理特性，如粉末粒度、密度、熱膨脹系數(shù)以及流動(dòng)性等對(duì)零件中缺陷形成具有重要的影響。粉末粒度和密度不僅影響成型件中缺陷的形成，還對(duì)成型件的精度和粗糙度有著顯著的影響。粉末的膨脹和凝固機(jī)制對(duì)燒結(jié)過(guò)程的影響可導(dǎo)致成型件孔隙增加和抗拉強(qiáng)度降低。
（2）工藝參數(shù)的影響。激光和燒結(jié)工藝參數(shù)，如激光功率、掃描速度和方向及間距、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和每層的厚度等因素，對(duì)層間的粘接強(qiáng)度、燒結(jié)體的收縮變形、翹曲變形甚至開(kāi)裂都會(huì)產(chǎn)生影響。上述各種參數(shù)在成型過(guò)程中往往是相互影響的，研究表明降低掃描速度和掃描間距或者增大激光功率可減小表面粗糙度，但掃描間距的減小會(huì)導(dǎo)致翹曲趨向增大。因此，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)就需要從總體上考慮各參數(shù)的優(yōu)化，以得到對(duì)成型零件質(zhì)量的改善最為有效的參數(shù)組。
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郭生
