金属粉末选区激光烧结技术
- 格式:doc
- 大小:35.50 KB
- 文档页数:3
激光选区烧结1 .工艺过程原理激光选区烧结(Selected Laser Sintering , SLS )采用CO :激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层堆积成三维实体的工艺方法,其工艺过程原理如图8 一7 所示,典型设备如美国DTM 公司的Sinterstation 一2500 型粉末材料激光烧结站。
激光选区烧结在开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,并保持在粉末的熔点以下。
成形时,送料筒上升,铺粉滚筒移动,先在工作平台上铺一层粉末材料,然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末熔化继而形成一层固体轮廓。
第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,再铺上一层粉末,进行下一层的烧结,如此循环,形成三维的原型零件。
最后经过5 ? 10h 冷却,即可从粉末缸中取出零件。
未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件,当烧结工序完成后,取出零件,未经烧结的粉末基本可自动脱掉,并重复利用。
因此,SLS 工艺不需要建造支撑,事后也不要为清除支撑而烦恼。
2 . SLS 优缺点和应用范围SLS 快速原型技术的优点是:l )与其他工艺相比,能生产最硬的模具。
2 )可以采用多种原料,例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等。
3 )零件构建时间短,每小时高度可达到lin 。
4 )无需对零件进行后矫正。
5 )无需设计和构造支撑。
SLS 快速原型技术的缺点是:l )在加工前,这种工艺仍须对整个截面进行扫描和烧结,加上要花近2h 的时间将粉末加热到熔点以下,当零件构建之后,还要用5 ? 10h 冷却,然后才能将零件从粉末缸中取出,成形时间较长。
2 )表面粗糙度受粉末颗粒大小及激光点的限制。
3 )零件的表面一般是多孔性的,在烧结陶瓷、金属与枯结剂的混合粉并得到原型零件后,为了使表面光滑,必须将它置于加热炉中,烧掉其中的枯结剂,并在孔隙中渗人填充物,其后处理较为复杂。
选择性激光烧结快速成形技术摘要:选择性激光烧结快速成形(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping)技术使用固体粉末材料,该材料在激光的照射下,能吸收能量。
发生熔融固化,从而完成层信息的成型。
这种方法适用的材料范围广(适用于聚合物、铸造用蜡、金属或陶瓷粉末),特别是在金属和陶瓷材料的成型方面具有独特的优点,有着制造工艺简单,柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜,成本低、材料利用率高,成型速度快等特点。
本文就SLS的原理,优点,以及使用材料的发展做了简要概括,并对金属粉末的进行了重点讨论。
关键字:SLS,原理,材料,金属粉末目录前言 (1)1 选择性激光烧结快速成形技术的应用 (1)2 选择性激光烧结快速成形技术原理 (2)2.1 基本工作原理 (2)2.2 SLS快速成形技术工艺流程 (4)2.3 SLS烧结机理 (4)3SLS技术的特点 (5)4 中北大学SLS方面的成果 (6)5 选择性激光烧结用原材料 (6)5.1 金属材料 (7)5.2 聚合物材料 (8)5.3 陶瓷材料 (8)5.4 新型SLS原料的研制-木塑复合材料 (8)6 金属粉末选择性激光烧结(SLS)技术 (8)6.1 间接法 (9)6.2 直接法 (10)6.3 金属粉末SLS存在的问题 (11)6.4 金属粉末SLS发展趋势 (12)总结 (12)参考文献 (14)前言选择性激光烧结快速成形(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping)技术(简称SLS技术)1989年由美国C.R Decard申请专利,DTM公司推向市场,之后因为具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点,得到了迅速的发展,受到越来越多的重视。
选择性激光烧结(SLS)也可被称为选区激光烧结,它跟其它的快速成型工艺一样,加工原理也是离散-堆积成型原理。
其以Nd:YAG或CO2激光发射器为加工能源,利用计算机来控制激光束对加工材料(包括高分子材料、金属粉末、预合金粉末材料及纳米材料等)按设定的速度并调整合适的激光能量密度并根据切片截面轮廓的二维数据信息进行烧结,层层堆积,全部烧结完后去掉周围多余的粉末, 再对烧结件进行打磨、烘干等一系列后处理操作便可以获得零件。
简述选区激光烧结工艺的原理及其特点下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!选区激光烧结工艺的原理及其特点在现代制造业中,选区激光烧结工艺以其高效、精确的特点,被广泛应用于金属零件制造领域。
金属粉末选择性激光烧结成形机制
的研究
金属粉末选择性激光烧结成形机制的研究,指的是研究使用激光来烧结金属粉末而形成零件的过程。
这一过程可以被分为三个步骤:激光加热、热塑性变形和冷却。
首先,激光能量被用来加热金属粉末,使之发生热塑性变形,这一变形的过程包括金属粉末的熔化、流动和凝固。
然后,激光会在熔化的金属粉末表面产生各种结构,如柱状体、管状体等。
最后,金属粉末被冷却,从而形成最终的零件形状。
金属粉末选择性激光烧结成形机制的研究,主要用于研究金属粉末在激光加热过程中的变形特性,以及激光烧结成形过程中的参数对最终形状的影响。
选择域激光粉末烧结成型(SLS)技术目录1引言 (2)2 金属粉末激光快速成型技术研究现状 (2)2.1.1金属粉末SLS 技术直接法 (2)2.1.2 选择性激光烧结(SLS) (4)2.1.3 激光涂覆(熔覆) 制造技术 (4)3 发展前景及存在的问题 (5)4结语 (6)1、引言SLS(Selective Laser Sintering)工艺,常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成形材料。
该工艺的特点是材料适应面广,不仅能制造塑料零件,还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件。
造型精度高,原型强度高,所以可用样件进行功能试验或装配模拟。
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。
粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉.控制激光束再扫描烧结新层。
如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。
最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。
对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。
与其它快速成型(RP)方法相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。
从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。
目前,可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。
由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS 的应用越来越广泛。
2 、金属粉末激光快速成型技术研究现状金属粉末烧结成型技术是国际上当前的热点研究领域,可以自动迅速地从三维CAD 模型直接制得形状复杂的金属零件或模型,其制造方法主要包括金属粉末SLS 技术、选择性激光烧结(SLS) 和激光熔覆制造三种技术。
推荐激光烧结—快速成型制造技术原理与工艺激光选区烧结(SLS----Selective Laser Sintering)又称选域激光烧结、粉末材料选择性烧结等。
是借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固形成三维原型或制件。
1)工艺原理激光选区烧结工艺原理(见图3-8)。
其工艺过程主要由两个过程组成。
a信息过程―离散处理。
在计算机上建模的CAD 三维立体造型零件,或通过逆向工程得到的三维实体图形文件.将其转换成STL 文件格式。
再用一离散(切片)软件从STL 文件离散出一系列给定厚度的有序片层。
或者直接从CAD 文件进行切片。
这些离散的片层按次序累积起来仍是所设计的零件实体形状。
然后,将上述的离散(切片)数据传递到成型机中去,成型机中的扫描器在计算机信息的控制下逐层进行扫描烧结。
b物理过程―叠加成型。
成型系统的主体结构是在一个封闭的成型室中安装两个缸体活塞机构,一个用于供粉,另一个用于成型。
成型过程开始前,用红外线板将粉末材料加热至恰好低于烧结点的某一温度。
成型开始时,供粉缸内活塞上移一给定量,铺粉滚筒将粉料均匀地铺在成型缸加工表面上,激光束在计算机的控制下以给定的速度和能量对第一层信息进行扫描。
激光束扫过之处粉末被烧结固化为给定厚度的片层,未烧结的粉末被用来作为支撑,这样零件的第一层便制作出来。
这时,成型缸活塞下移一给定量,供料虹活塞上移,铺粉滚简再次铺粉,激光束再按第二层信息进行扫描,所形成的第二片层同时也被烧结固化在第一层上,如此逐层叠加,一个三维实体零件就制作出来了。
这种工艺与立休印刷成型(SLA )基本相同,只是将SLA 的液态树脂换成在激光照射下可以烧结的粉末材料,并由个温度控制单元优化的辊子铺平材料以保证粉末的流动性,同时控制工作腔热量使粉末牢固粘结。
2)系统组成激光选区烧结决速成型系统一般由主机、控制系统和冷却器三部分组成主机主机主要由成型工作缸、废料桶、铺粉辊装置、送料工作缸、激光器、振镜式动态聚焦扫描系统、加热装置、机身与机壳等组成。
述选区激光熔化工艺的基本原理一、选区激光熔化:这玩意儿可有意思了!听说过选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)吗?嗯,不知道的也别着急,今天我就来给你细细道来。
简而言之,它是一种通过激光把金属粉末一层一层地“烧”成三维物体的工艺。
也就是用激光像高精度的“烙铁”一样,把金属粉末在一个个特定的地方溶化,最终形成你需要的形状。
是不是听起来就很神奇?其实它就像是在做一个个精美的雕塑,只不过这雕塑不再是石头或木头,而是各种各样的金属材料。
激光就是那个拿着神奇画笔的“雕塑师”,金属粉末就是它的“原料”,就这样一点一点,慢慢地,复杂的物体就出来了!是不是很酷?二、原理是什么?就这么简单!说到这原理呢,其实也不复杂。
先想象一下,你的桌子上堆了一堆金属粉末,像沙子一样散落在各个角落。
然后,有一束高能激光扫过这些粉末,嗯,这时候激光会像一个热刀割牛油一样,把那些粉末给融化成液态,紧液态金属又冷却固化,形成一层薄薄的金属膜。
你以为就这么结束了吗?不不不,这才刚刚开始!每做完一层,桌子上的金属粉末就会再上一层新的粉末。
然后激光继续照射,直到每一层都被逐步烧成固体,层层叠加,模型就完成啦。
你看,这个过程其实就是让激光在每一层的粉末上“挑花”,一层一层堆积,直到我们得到想要的形状。
别以为这样不精确,实际上,选区激光熔化可精准到微米级!每次烧烤过的金属粉末都精准无误,别说是小零件,就算是复杂的内部结构也能轻松搞定。
就像做蛋糕一样,虽然步骤很多,但每一层都是按部就班,最后才有美味的成果。
三、选区激光熔化的优点:听说它可是个“大牛”!你知道吗?选区激光熔化可真是好处多多。
啥叫“复杂形状”?你有没有见过那种,明明是个很复杂的东西,却能通过简单的几步就完成的技术?这不,SLM就能做到!你想做个内部有很多腔体的零件?没问题!你想做个形状像螺旋的怪东西?没问题!只要给它一份3D打印的图纸,激光可不愁什么形状难度,复杂的造型都能轻松搞定。
金属粉末选区激光烧结技术
摘要:激光快速成型技术是集计算机辅助设计、激光熔覆、快速成型于一体的先进制造技术,是传统加工成形方法的重要补充。
介绍了金属粉末激光快速成型技术的研究现状和发展前景。
关键词:金属粉末, 选择性激光烧结, 快速成型技术
金属粉末选区激光烧结技术(Selective laser sintering以下简称SLS)是一种快速成型技术(Rapid Prototyping Technology-RPT)属于先进制造技术范畴,机械工程学科非传统加工工艺(或称为特种加工)。
是近年来迅速发展起来的一门高新技术,是光学、电子、材料、计算机等多学科的集成。
SLS 技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989 年研制成功。
可以自动迅速地从三维CAD模型直接制得形状复杂的金属零件或模型,其制造方法主要包括选择性激光烧结(SLS) 和激光熔覆制造两种技术。
1、选择性激光烧结(SLS) 技术
(1)SLS原理
选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成形的固化层层层叠加,生成所需形状的零件。
首先由CAD产生零件模型,并用分层切片软件对其进行处理,获得各截面形状的信息参数,作为激光束进行二维扫描的轨迹;由激光发出的光束在计算机的控制下,根据几何形体各层截面的坐标数据有选择地对材料粉末层进行扫描,在激光辐照的位置上粉末烧结在一起,一层烧结完成后,再铺粉进行下一层扫描烧结,新的一层和前一层自然地烧结在一起,最终生成三维形状的零件。
(2)SLS的特点
①SLS 过程与零件复杂程度无关,具有高度的柔性,在计算机的控制下可方便迅速地制作出传统加工方法难以实现的复杂形状的零件,是真正的自由制造。
②产品的单价几乎与批量无关,特别适合于单件、小批量零件的生产。
③生产周期短,从CAD 设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时,整个生产过程数字化,可随时修正、随时制造。
这一特点使其特别适合于新产品的开发。
④与传统工艺方法相结合,可实现快速铸造、快速模具制造等功能,为传统制造方法注入了新的活力。
⑤材料范围宽,任何受热粘结的粉末材料都有用作SLS原材料的可能性。
2、激光涂覆(熔覆)制造技术
(1)激光涂覆制造技术的原理
激光涂覆制造技术也称近形技术(LENS),是在激光熔覆技术和快速原型技术的基础上发展起来的一种新技术。
首先由CAD 产生零件模型,用分层切片软件进行处理,获得各截面形状的信息参数,作为工作台进行移动的轨迹参数。
工作台在计算机的控制下根据几何形体各层截面的坐标数据进行移动的同时,用激光涂覆的方法将材料进行逐层堆积,最终形成具有一定外形的三维实体零件。
(2)激光涂覆制造技术的特点
使用聚焦激光辐照时形成的熔池很小,可制出外形精密的零件。
因烧结点的大小和激光束的有效直径差不多,故零部件的壁厚可精确调节,减少了后处理工序。
激光近形方法提高了设计的灵活性,通过改变CAD 模型文件可方便经济地修改补充零件,灵活改变零件不同部位的成分,使零件具有优异的综合性能,生产周期大大缩短,效率很高。
只要被加工材料对所用激光器的激光波长有低的反射率,就可用LENS 法来处理。
激光涂覆制造技术易实现选区熔覆,可以用来修复大的金属零件,且无需制作昂贵的工模具,生产成本低。
3、发展前景及存在的问题
金属粉末的激光快速成型技术集计算机辅助设计、激光熔覆、快速成型于一体,在无需任何硬质工模具或模型的情况下,能快速制备出不同材料的复杂形状、多品种、小批量的零件,所成型零件致密度高,具有快速凝固组织特征,能满足直接使用要求,在航天器件、飞机发动机零件及武器零件的制备上具有广阔的应用前景。
还可通过改变成型材料,得到不同部位由不同材料组成的零件,与计算机相结合,发展材料的智能制备系统。
从上世纪90年代初开始,探索实现金属零件直接快速成型制造的方法已成为RP技术的研究热点,随着大功率激光器的出现,使得采用快速成型方法直接制造金属零件成为可能,国外著名的RP技术公司均在进行金属零件快速成型技术研究。
探索直接制备满足工程使用条件的金属零件快速成型技术,将有助于快速成型技术向快速制造技术的转变,能极大地拓展其应用领域。
此外,利用逐层制造的优点,探索制造具有功能梯度、综合性能优良、特殊复杂结构的零件也是一个新的发展方向。
而快速成型技术与传统制造技术相结合,形成产品快速开发—制造系统也是一个重要趋势。
目前,快速成型技术的成型精度为0.01mm数量级,表面质量还较差,有待进一步提高。
最主要的是成型零件的强度和韧性还不能完全满足工程实际需要,完善现有快速成型工艺与设备,提高零件的成型精度、强度和韧性,降低设备运行成本的需求是十分迫切的。
4、结语
快速成型作为一种高新制造技术,必将在十几年来飞速发展的基础上扬长避短,不断开发出新的成型工艺、成形材料及智能化相关技术,现有工艺也必将朝着精密化、高精度、低成本、标准化方向发展,并应以能直接生产半功能性、功能性零件为目标。
Metal Power Rapid Prototyping Technology
Abstract : Laser rapid prototyping is a new manufacturing technology , which combined by computer aided design , laser cladding and rapid prototyping , and it is the complement of the traditional shape method. The general and the prospective developments of the metallic powders rapid prototyping technology are introduced. Keywords :metallic powder, selective laser sintering , rapid prototyping technology.
参考文献
1、朱林泉,白培康. 快速成型与快速制造技术.北京:国防工业出版社,2003: 13,87,88
2、程军,白培康,赵熹华.选择性激光烧结成型技术的研究现状及发展趋势, 第4
届全国激光加工学术会议论文集. 北京: 冶金工业出版社,1997:135
3、杨森等. 激光快速成型金属零件的新方法. 激光技术,2001(4):254~257。