选择性激光烧结成型工艺.ppt

选择性激光烧结成型工艺;;首先，在工作台上用刮板或辊筒一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，再将其加热至略低于其熔化温度，然后在计算机的控制下，激光束按照事先设定好的截面轮廓，在粉层上扫描，并使粉末的温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成形的部分实现粘接。当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层;2.SLS快速成型系统的基本组成 ;◎可直接制作金属制品 ◎可采用多种材料 ◎无需支撑结构 ◎制造工艺比较简单 　　 ◎材料利用率高 ;;SLS工艺材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可以直接制造金属零件。;间接SLS用的复合粉末通常有两种混合形式： ◎粘结剂粉末与金属或陶瓷粉末按一定比例机械混合； ◎把金属或陶瓷粉末放到粘结剂稀释液中，制取具有粘结剂包裹的金属或陶瓷粉末。 实践表明，采用粘结剂包裹的粉末的制备虽然复杂，但烧结效果较机械混合的粉末好。近年来，已经开发并被应用于SLS粉末激光烧结快速原型制作的材料种类如表4-2所示。;表4-3 DTM公司开发的部分SLS用成型材料;表4-6 EOS公司开发的部分粉末材料及性能;表4-7 国内各单位开发的SLS用成型材料;研究单位有美国的DTM公司、3D Systems公司、德国的EOS公司以及国内的北京隆源公司和华中科技大学等。下图是DTM公司的Sinterstation 2500和2500Plus机型，如图所示。其中2500Plus机型的成型体积比过去增加了10%，同时通过对加热系统的优化，减少了辅助时间，提高了成型速度。 ;图4-5 HRPS-IIIA激光粉末烧结快速成型机;（1）硬件方面 ; 切片模块;图4-6 HRPM-II金属粉末熔化快速成型机;表4-8 国内外部分选择性激光烧结快速成型设备一览表;;选择性激光烧结工艺使用的材料一般有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。材料不同，其具体的烧结工艺也有所不同。 ;（1）前处理 主要完成模型的三维CAD造型，并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速原型系统中。 右图是某个铸件的CAD模型。 ;（2）粉层激光烧结叠加　;图4-9 某铸件经过渗蜡处理的SLS原型;2. 金属零件间接烧结工艺 在广泛应用的几种快速原型技术方法中，只有SLS工艺可以直接或间接的烧结金属粉末来制作金属材质的原型或零件。金属零件间接烧结工艺使用的材料为混合有树脂材料的金属粉末材料，SLS工艺主要实现包裹在金属粉粒表面树脂材料的粘接。其工艺过程如右图所示。由图中可知，整个工艺过程主要分三个阶段：一是SLS原型件（“绿件”）的制作，二是粉末烧结件（“褐件”）的制作，三是金属溶渗后处理。 ;1、原型件制作关键技术 ?选用合理的粉末配比：环氧树脂与金属粉末的比例一般控制在1：5与1：3之间。 ?加工工艺参数匹配：粉末材料的物性、扫描间隔、扫描层厚、激光功率以及扫描速度等。 ;(P85)实例： 采用金属铁粉末、环氧树脂粉末、固化剂粉末混合，其体积比为67%、16%、17%；在激光功率40W下，取扫描速度170mm/s，扫描间隔在0.2mm左右，扫描层厚为0.25mm时烧结。后处理二次烧结时，控制温度在800℃，保温1h；三次烧结时温度1080℃，保温40min；熔渗铜时温度1120℃，熔渗时间40min。所成型的金属齿轮零件如图所示。 ; 　　 金属零件直接烧结工艺采用的材料是纯粹的金属粉末，是采用SLS工艺中的激光能源对金属粉末直接烧结，使其融化，实现叠层的堆积。其工艺流程如图所示。 金属零件直接烧结成型过程较间接金属零件制作过程明显缩短，无需间接烧结时复杂的后处理阶段。但必须有较大功率的激光器，以保证直接烧结过程中金属粉末的直接熔化。因而，直接烧结中激光参数的选择，被烧结金属粉末材料的熔凝过程及控制是烧结成型中的关键。 ;4. 陶瓷粉末烧结工艺 　 陶瓷粉末材料的选择性激光烧结工艺需要在粉末中加入粘结剂。目前所用的纯陶瓷粉末原料主要有Al2O3和SiC，而粘接剂有无机粘接剂、有机粘接剂和金属粘接剂等三种。 当材料是陶瓷粉末时，可以直接烧结铸造用的壳形来生产各类铸件，甚至是复杂的金属零件。 陶瓷粉末烧结制件的精度由激光烧结时的精度和后续处理时的精度决定。在激光烧结过程中，粉末烧结收缩率、烧结时间、光强、扫描点间距和扫描线行间距对陶瓷制件坯体的精度有很大影响。另外，光斑的大小和粉末粒径直接影响陶瓷制件的精度和表面粗糙度。后续处理（焙烧）时产生的收缩和变形也会影响陶瓷制件的精度。;;高分子粉末材料烧结件的后处理工艺主要有渗树脂和渗蜡两种。当原型件主要用于熔模铸造的消失型时，需要进行渗蜡处理。当原型件为了提高