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激光熔覆

选区激光熔化技术发展现状及在民用飞机上的应用

作者: 来源: 日期:2016-03-18 07:14:31 人气:
金属零件的激光增材制造技术(俗称3d打印)是从20世纪80年代发展起来的一项先进制造技术。增材制造的基本原理是根据零件的cad模型进行切片分层处理,采用数控系统控制工作台按照分层软件设定的路径进行扫描,通过激光熔化金属粉末层层叠加获得近净成形零件。

  增材制造技术的优点主要有:

  (1)增材制造技术可优化结构设计,拓展设计人员思路。受传统制造手段、加工方法的制约,很多优秀的设计理念难以实现。而增材制造技术不受产品零件形状的限制,解除这一限制後可以设计、制造出更轻、受力状态更合理的结构件。

  (2)零件精密成形,加工余量小,材料利用率高。采用传统制造路径时,大部分材料会被加工去除,成形零件不到毛坯重量的10%,造成了极大的浪费。而增材制造技术是一种近净成形技术,材料利用率可达90%以上,能有效降低材料成本,增强市场竞争力。

  (3)由於增材制造快速凝固的特点,成形件组织细密、性能优异。

  (4)零件生产流程短,工序简化,节省了大量加工时间,特别适用於小批量零件生产试制和产品零部件维修更换等需要快速响应的场合。

  基於上述优点,自增材制造技术问世以来便引起了学术界和工业界的广泛关注,并在汽车、模具、航空航天业等领域获得了应用,并被认为是第三次工业革命和工业4.0时代来临的代表性革新技术。

   金属零件增材制造技术根据粉末材料的送进方式可分为同轴送粉和粉末床两种。同轴送粉激光增材制造法又称直接金属激光烧结法 (directmetallasersintering,dmls),该方法成形效率高,能够制造大尺寸结构件,工艺开发时间早,技术比较成熟,但表面精 度较差。粉末床工艺又称选择性激光熔化法(selectivelasermelting,slm),需先铺粉末再熔覆,成形效率较低,且受粉末床大小限 制,成形件尺寸较小。但由於有粉末支撑,能成形异型复杂零件(如悬垂结构、镂空结构),成形件致密度和外形精度高。基於这些优点,近年来slm技术逐渐引 起了人们的关注。

  本文对选区激光熔化增材制造(slm)设备、粉末的研制情况、需解决的关键技术问题进行了梳理,并对该技术在民用飞机上的应用前景进行了展望。

  slm设备研究情况

   在国外,slm设备研究主要集中在德国、法国、英国、日本、比利时等国家。德国对slm技术及设备研究早,技术也比较成熟。第一台slm设备由德国 mcp公司推出。目前德国eos公司是全球最大,同时也是技术最领先的激光粉末熔化增材制造成形系统的制造商,目前设备主要有eosintm280(图 1)和eosintm400两款。eosintm280激光烧结系统采用的是yb-fibre激光发射器,高效能、长寿命,光学系统精准度高。m280能 成形的零件最大尺寸为250mm×250mm×325mm。而最新推出的eosintm400设备选用的激光器功率更高,能成形的结构件尺寸更大,最大尺寸达到400mm×400mm×400mm。德国的eos公司在国内销售业绩良好,国内多家单位采购了eos公司的slm设备。

  图1eos公司intm280设备
【光粒网综合报道】( 责任编辑:peter )

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