目前,
增材制造技術成為一項備受關注的技術,在航空航天、汽車、生物醫藥等行業得到了大力發展,已成為一種推動傳統制造業轉型升級的重要力量。
目前工業生產中應用最為廣泛的依然是金屬材料,使用增材制造技術來代替傳統工藝方法,制造各種傳統加工手段難以加工的金屬零部件是目前增材制造技術的一個重要發展方向。下面對增材制造工藝過程的影響因素進行分析,探討增材制造用金屬耗材的特點,以期為我國相關材料的研究提供參考。
金屬增材制造技術的分類
目前比較成熟的金屬增材制造技術主要包括選區激光熔化、激光熔化沉積、電子束熔煉等,每種工藝方法都已有比較成熟的產品供應市場。
1、 選區激光熔化
選區激光熔化(SLM)工藝是工件的3D模型先進行分層處理,然后利用掃描系統控制激光束對待成型區域內的材料進行照射,有選擇性地對金屬粉末進行熔融處理。每層切片掃描結束后,送粉系統用新粉將已成型區完全覆蓋,不斷重復這兩個動作,直至完成所有切片的掃描,最終實現工件的逐層累積成型。
2、 激光熔化沉積
激光熔化沉積(LMD)也稱作激光直接制造。一般采用較高功率的激光,送料的方式多為同步送粉,直接進行層疊式沉積是其最大技術特色。與傳統制造工藝相比,該方法靈活性高、流程短,可顯著減少成品的成本和時間。在制備小批量、高價值金屬零部件等方面有巨大潛力
3、 電子束熔煉
電子束熔煉(EBM)是在高真空條件下,利用電子束將金屬粉末熔融而成型的工藝方法。真空條件及電子束是EBM與LMD及SLM的主要區別。利用EBM技術制造的零件致密性好, 強度極高。
增材制造工藝影響因素綜合分析
使用增材制造技術加工工件時,首先要根據材料的特性選定熱源類型、功率大小及掃描速度等參數,然后將材料通過輸送裝置置于加工區,并在熱源的作用下逐步成型。增材制造過程是一個非連續加工過程,工藝過程的穩定性、一致性是其成敗的關鍵。產品加工的穩定性、一致性的要求需要由材料、熱源、工藝流程等因素的共同作用才能保證。
增材制造過程中,
一般熱源的類型、功率大小及掃描速度是恒定的,
即加工過程中材料成型的熱源是穩定一致的。加工過程中,熱源會同時與粉末及已成型區的基體發生作用,采用鋪粉方式送粉時,熱源對粉末的作用更加的直接;而采用直接送粉方式時,熱源與基體之間的作用會變得更明顯。
結論
(1 )增材制造是一種新興的成型技術,而材料是制約增材制造工藝廣泛應用的主要因素。
(2 )增材制造用粉末材料與粉末冶金用粉末材料在本質上沒有區別,但其粒度分布要求更為嚴格,需控制在一個較窄的范圍內。
(3 )增材制造用粉末的粒徑、粒度的分布由熱源類型、成型參數所決定。