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1、激光直接制造，技术与选择性激光熔化，技术是目前较为成熟和先进的激光快速成型技术，涉及机械、材料、激光、计算机和自动控制等多学科领域，充分体现了现代科学发展多学科交叉的特点，具有广泛的研究与发展前景。技术是基于激光快速成型的“离散一堆积”、“添加式制造”的基本概念和激光熔覆技术而发展起来的金属零件全密度全功能快速直接制造技术。其实质是利用送粉式激光熔覆逐点、逐层沉积，实现三维任意形状高性能金属零件的近净成型。技术是以选择性激光烧结,技术为基础，基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。它是快速成型
2、技术的最新发展。本文采用与两种激光快速成型技术进行一系列实验，根据实验结果，比较分析两种快速成型方法在成型精度和效率、成型件力学性能和组织结构等方面的异同，为激光快速成型方法的选择提供一定的技术依据。与激光快速成型技术的原理激光快速成型技术的原理技术是将快速成型，技术和激光熔覆技术相结合，以激光作为加工能源，以金属粉末为加工原料，在金属基板上逐层熔覆堆积，从而形成金属零件的制造技术。快速成型技术的基本原理哺如图所示，先利用三维软件如，/，生成所需制造零件的三维模型，并转换成格式；再利用切片技术将吼格式的模型按照一定的层厚进行分层切片，提取每一层切片所产生的轮廓；然后根据切片轮廓设计合理的扫描路
3、径，并转换成相应的计算机数字控制，工作台指令；激光束在指令控制下进行扫描加工，将加工原料进行熔覆，生成与这一层形状、尺寸一致的熔覆层。完成这一过程后，聚焦镜、同轴送粉喷嘴等整体上移或工作台下移一个层厚的高度，并重复上述过程，如此逐层熔覆堆积直到形成模型所设计的形状，加出所需的金属零件为提高表面质量和避免加工缺陷，加工过程可在气体保护下进行。快速成型技术的基本原理激光快速成型技术的原理快速成型技术的基本原理如图所示It钟图快速成型技术的基本原理在制造过程中，铺粉装置按设定的层厚将金属粉末均匀地铺设在基板上；激光在振镜控制下对需要熔化的区域进行扫描熔化；然后，基板下降一个层厚，重复下层的加工，如此
4、往复，金属零件一层层地被加工完成。与的比较研究与成型精度的比较由于激光快速成型是采用开环控制，属于自由成型，所以实际成型高度误差日与轴增量有很大的关系，因为轴增量决定了聚焦透镜与制造工件之间的垂直距离，其大小直接影响到激光光斑的大小，进而影响激光能量密度的大小。在切片层厚、功率、送粉量/、扫描速度/条件下的单道熔覆高度测量值为，在此丁艺参数条件下，分别利用不同的轴增量，加工层，测量其最终成型高度，并计算、分析其与高度设计值之间的差值。多层熔覆高度的实际值和设计值的差即成型高度误差与轴增量的关系如图所示，从图中可以看出，当轴增量在。一之间变化时，日较小，其中当轴增量为时，成型实际高度为，加工层后
5、日值最小为m分析原因为：在进行多层熔覆时，如果轴增量等于实际每层熔覆层的高度，聚焦透镜和工件之问的距离可以保持恒定，从而保证了光斑大小在件表面始终不变，即保证了激光能量密度不变，此时的轴增量为最佳值。当轴增量超过时，则根本无法形成薄壁形状。所以此成型参数下的最佳轴增量值为.1110-EEGaLXHVffiKtefte681012】416轴增量与成型高度误差的关系从图可以看出，以的切片层厚进行加工，每层高度误6-5-二、-1-241110-1110-，相对误差达到。利用图所示的零件进行激光快速成型精度的研究。其成型零件实物如图所示，测量其长、宽、高的实际尺寸数值取三次测量值的平均值，与设计值进行
6、比较,结果如表所示。1卩21“卜丨cF快速成型精度研究零件图快速成型金属零件实物表快速成型件尺寸误差测量结果尺才方向设计值/nun测直值An”长1010240.24宽109.86-614高)010.060.06高76.86-0.14高43.99-0.01宽770S0.08宽4吐99-0,01从表可知，个尺寸误差的平均值为，相对误差为。研究结果表明，快速成型技术的制造精度比较高。快速成型方法，在轴方向上加工误差较大，加工精度较低，与相比，在零/部件的制造精度方面具有明显的优势。与成型金属零件力学性能的比较本文主要从拉伸强度与显微硬度两个方面分析、比较两种方法成型件的力学性能。实验材料配方见表。与
7、成型件的力学性能实验结果如表所示。表实验材料配方%FeMo17420,1表与成型件力学性能实验结果成型方法拉忡强度丿MPa平均显微便度DLE912261SLM635从表可以看出，成型技术所制备的金属零件在拉伸强度方面要优于，但在显微硬度方面要低于，主要原因为：在非加工硬化的条件下，金属材料的硬度和平均晶粒大小有关，其关系式可以表示为:比二昭(1)式中：以为金属材料的硬度；、分别为与硬度测量有关的适当常数；为平均晶粒直径。由于用成型技术加工零件的扫描速度要大大高于，所以组织晶粒细小，故硬度较高。但总体来说，两种方法的成型件在力学性能方面均优于普通的奥氏体不锈钢。与成型金属零件组织结构的比较利用与
8、技术制造金相试样，并进行扫描，金相组织如图6图所示。成型件金相组织a1KfSJgClb崗借形魏图成型件金相组织从图和图可以看出，两种方法激光扫描路径清晰可见，与均为层叠式制造，由于重熔影响，重熔区的晶粒较粗大，且破坏了定向凝固特征，因此层与层之间具有明显的分层现象。从图和图可以看出，与成型件金相组织的高倍形貌均为枝状晶，定向凝固特征明显，晶粒生长方向均为温度梯度大的方向，即基板法线方向的相反方向。与成型件的组织结构基本相同，且成型后的物相均为奥氏体，与成型前的粉末物相相同。与成型效率的比较以XX长方体为例，分析比较与快速成型的加工效率。根据本文第.所述结论，即轴增量为.时，成型高度误差最小，故
9、按对长方体进行分层切片，加工工艺参数如表所示，加工时间对比如表所示。表与快速成型加工工艺参数成型切片层弹道熔覆搭接加匸跳转速度/打描速度/方法厚/mm宽度/mm率/%层数(mm-min1)(mm*min1)0.04Q.75332511500900SLM0.04Q12332516000010000表5DLF与SLM快速成型加工时间对比啟型点祛加11一层所需时间A拥二总时间DLF543.765SLM242.26由表可知：在相同切片层厚条件下，成型所花费时间与成型所花时间的比值为/，由此可见激光快速成型技术较技术在加效率方面有很大的提高。但当层厚大时，成型的切片效率要高于M与快速成型技术的应用比较由
10、于采用的是送粉方式，而采用的是铺粉方式，故所加工零件的复杂程度要高于技术成型件。因此，一般用于粗加工制造毛坯件，或应用于零件的修复方面；而快速成型技术则可以用于精密、复杂和小型零件的制造。结语通过对与两种快速成型技术的分析比较得出以下结论：在成型精度方面，要优于技术；在成型件的力学性能方面，两者都具有较高的性能，均优于普通不锈钢；在组织性能方面，与基本上是相同的；在成型效率方面，如果切片层厚相同，的成型效率要高于；在应用场合方面，主要用于粗加工或零件修复等方面，而可用于精密、复杂零件的制造。SLS和SLA两种快速成型的对比激光快速成型在制作手板模型的应用上，主要有两种加工方式，分别为（激光选区
11、烧结法）快速成型系统和（光固化成型法）快速成型系统两种方式。和快速成型之间的区别和相同点分析：两者原理都是非常相似的。前者所用的材质是粉末状的物质，而后者所采用的一种液态形状的光敏树脂，所以前者比后者的优点在于，凡是可以溶解的所有粉末状的物质，都是可以用来制造原型或者模型的，所制造出来的产品都是可以用作产品的首样测试和结构组装件的。所以可以利用的材质非常广泛，比如说尼龙材质，比如说材质，比如说其他的腊粉，甚至有些五金的材质都是可以做到的。通过以上方式加工出来的产品，精度都是相差比较大，但是因为可以烧结很多的材质，甚至有些冷门的陶瓷层都能做到，所以说工艺更加具有广泛的应用性，在行业的应用范围大，吸引力强。精致的工艺品适合用快速成型，大型的产品则选择就选择激光粉末烧结成型了更为适合。
DLF与SLM激光快速成型方法的比较
