SLM制造金属微小结构件的可行性研究.pdf

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1、《电加工与模具}2016年第3期设计·研究SLM制造金属微小结构件的可行性研究张冬云，曹玄扬，李丛洋(北京工业大学激光工程研究院，北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心，北京100124)摘要：利用M270金属快速成形设备分别制造薄壁结构和微孔结构，分析了其制造极限和尺寸精度。结果表明：M270加工纯镍粉薄板的加工极限为0．2mm。板厚0．2mm以上的薄壁成形稳定性很好，同一批次样件、同一样件不同位置的误差均控制在20m以下，实测尺寸与理论尺寸单边相差约4Om；孔径O．3mm以上的小孔成形质量稳定，O

2、．3mm以下出现不通气现象。小孔直径产生60-90m的收缩，纵向(z向)成形比横向(y向)成形质量高，表面粗糙度值随孔径的增大而减小。到0．45mm孔径后趋于平缓。关键词：选择性激光熔化成形；微小结构；加工极限；尺寸误差；尺寸精度中图分类号：TG669文献标识码：A文章编号：1009—279X(2016)03一O042—05TheFeasibilityStudyonManufacturingtheMetalMicroStructurebySLMZhangDongyun，CaoXuanyang，LiCon

3、gyang(BeijingEngineeringResearchCenterof3DPrintingforDigita1MedicalHealth，InstituteofLaserEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：SomethinwallstructuresandmicroporestructuresweremanufacturedbyM270equipmenttoevaluationthepre

4、cisionandthemanufacturinglimitofdimension．Theresultsshowasfollow：thelimitsizeofthicknessofthethinplate(madeofpurenicke1)was0．2mm．Thedimensionerrorbetweendifferentplacesoilonethinplatewerelowerthan20txm．Themeasuredsizewasabout40mthickerthanthetheoreticals

5、ize．Thelimitsizeofdiameterofthemicroporewas0．3mm．Thecompressedaircannotpasstheporewhenthediameterlessthan0．3mm．Themeasuredsizeofthediameterwasabout60-90msmallerthanthetheoreticaldiameter．ThequalityoftheporebuildingbelongtheZdirectionwasbetterthantheporeb

6、uildingbelongtheYdirection．Roughnessdecreaseswithincreasingofthediameterofporesize．andtobeflattenoutafter0．45mm．Keywords：selectivelasermelting；microstructure；manufacturinglimit；dimensionerror；dimensionprecision选择性激光熔化成形(selectivelasermelting，自动、直接、快速、整体且

7、精确地将设计思想转化为SLM)是一种激光直接制造技术，它是在选择性激光具有一定功能的模型或零件[5-7]。增材制造(以前也烧结成形的基础上，结合激光熔覆技术的特点发展称为快速成形)技术最初只能加工少数低熔点的材而来的I1。该技术以激光束为热源，以逐层添加的方料(如光敏树脂塑料、纸、特种蜡等)，经历了近3O式，根据CAD数据直接成形具有特定几何形状的年的发展，现在已能进行如锌、铜、不锈钢、镍基合零件，成形过程中使被加工的金属粉末及其下层的金、钴铬合金及钛合金等高熔点金属的快速成形制固态材料都发生融化，从而

8、形成冶金结合。它与造[81。传统的加工模式不同，是通过数字化的成形技术，微小结构(如多孔材料、薄壁材料)等新型材料具有优异的物理性能和良好的机械性能，被广泛应收稿日期：2016—01—11用到航空、电子、医用材料及生物化学领域。传统基金项目：北京市科委重大资助项目(Z141100002814011)；北京自的制造方法在制造微小结构上工艺复杂且存在缺然科技基金重点研究专题资助项目(Z140002)第一作者简介：张冬云，女，1969年生，副教授