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与传统的成形方式相比,选择性激光烧结具有生产周期短、无需模具、节约材料等优点,在个性化、小批量产品的试制等领域具有显著的优势。由于该工艺“粉末烧结,逐层累积”的特点,其成形质量和精度严重受制于预热温度场的均匀程度和工艺参数的优劣。然而,目前的选择性激光烧结设备由于加热系统设计原因,粉末温度场极不均匀,存在中间区域温度高,四周边角温度低的现象;另外,不同的材料所需工艺参数往往不同,但目前参数的选择却往往依赖于经验。因此,本文以400mm*400mm的工作区域为研究对象,通过MATLAB仿真模拟软件建立预热温度场的数学模型,分析不同的加热系统布局对预热温度场的影响规律,进而提出预热优化方案;并基于PS粉末材料,研究工艺参数对制件尺寸偏差的影响规律及优化方法。本文的主要研究内容和结论如下:(1)选择性激光烧结预热温度场数学模型的建立。通过对管式预热装置预热过程中能量传输机理和粉床表面的辐射热流密度等方面的分析,建立了预热过程中粉床三维数学解析模型,并用MATLAB仿真模拟软件进行数值模拟。(2)加热管长度、高度和间距对预热温度场的影响规律。基于不同的加热管长度、高度和间距,分析了三者对预热温度场的影响规律。结果表明预热温度场的均匀性随着加热管高度的增加先变好再变差,随着加热管长度和间距的增加均变好。(3)基于短加热管的预热温度场补偿方案设计。针对常见的预热装置存在中间区域温度高、四周边角区域温度低的现象,提出了一种在原有加热管边角添加短加热管的补偿方案,并探究短加热管长度对预热温度场均匀性的影响规律。结果表明预热温度场的均匀性随着短加热管长度增加先变好再变差;当短加热管长度为60mm时,预热温度场均匀性最好。(4)工艺参数对尺寸偏差的影响规律及最佳工艺参数的确定。以PS粉末为研究对象,基于BBD实验设计方法和响应面分析方法研究了激光能量、扫描间距、层厚和扫描速度四个工艺参数对SLS制件尺寸精度的影响规律,得出最优的工艺参数组合,并进行了实验验证。结果表明尺寸偏差率随扫描速度、激光功率的增大而减小,随扫描间距的增大而增大,随层厚的增大先减小后增大,且上述四个工艺参数的影响依次减弱;所得最优的工艺参数组合为激光功率50%(15W),扫描间距0.12mm,层厚0.20mm,扫描速度2200mm/s。