双光源激光烧结铺粉系统的改进及成型工艺研究

【摘要】：选择性激光快速成型技术是目前国内外应用最广泛的快速成型技术之一，由于其材料应用广泛、利用率高，生产周期短,被广泛的应用于航空航天等领域。单光源激光快速成型机成型尺寸较大的零件还存在诸多难以克服的困难，双光源激光快速成型机可将零件分为两个部分同时成型，生产效率高。在现有的激光烧结技术基础上，本文对双光源激光烧结机的铺粉系统进行了改制，并对成型工艺进行了研究，具有很高的实用价值。 首先设计了双光源激光烧结机的铺粉系统，该系统包括同步驱动可移出式快速成型缸、双辊双向铺粉运动机构以及上料机构。对比分析双缸和三缸铺粉的特点，摒弃原有丝杠下置的安装方法，将丝杠安装于成型缸壁两侧，优化了成型机的整体结构，提高成型机的生产效率；将真空上料的控制电路与成型机主控制程序集成，实现了实时上料的自动化供料。其次，分析了覆膜砂选择性激光烧结辊子铺粉方式的特点，根据覆膜砂的流动特性，测定了覆膜砂与铺粉辊之间的摩擦因子，调节储粉漏斗出粉口的开口缝宽和安装高度，有效的提高了材料有效利用率；第三，优化了铺粉运动机构的平动速度和铺粉辊的转速，研究了制件在烧结过程中压碎和推动的现象，对烧结件添加网状支撑结构，解决了制件压碎和推动的问题。 研究了双光源激光烧结的成型工艺参数。通过测定覆膜砂材料的临界曝光量和投射深度，根据速度-功率公式，得出激光功率与扫描速度及烧结深度之间的关系。对比不同激光功率和不同的扫描速度烧结层的neck效应，并对相应的激光功率和扫描速度下的烧结件进行抗弯强度测试，确定最优的烧结参数；最后进行涡轮叶片等大件烧结实验。