孙宏睿

（上海探真激光技术有限公司 上海200093）

激光选区熔化成形技术（Selective laser melting，以下简称 SLM），是金属增材制造中的一种主要技术路径。该技术利用高功率密度的激光束，按照三维CAD 切片模型中规划好的路径，直接在金属粉末床层进行逐层扫描，被激光扫描的金属粉末经过从熔化到凝固成形的过程，最终可获得具备一定尺寸精度和表面粗糙度的金属零件[1]。图1为激光选区熔化装备示意图。

图1 激光选区熔化装备示意图

由于 SLM 技术原理是采用高功率密度激光束快速地、有选择地对金属粉末床进行扫描,使金属粉末吸收能量后温度迅速升高,实现对金属粉末材料的熔融[1]。由于激光功率密度高，能量集中，所以在扫描时其焦点位置会形成一个微小熔池，在微小熔池形成的瞬间会伴有大量飞溅、黑烟及纳米级金属气等有害物质产生。该类有害物质极大降低了成形件的致密度，而致密度的变化将直接导致材料力学性能的变化[2]。

本文基于Solidworks Flow Simulation对金属激光选区熔化成形设备吹风系统的流道及风场进行模拟仿真，依据仿真结果对吹、吸风流道进行结构优化。根据最后试验结果表明，优化后的流道及风场有效地减少了飞溅颗粒、氧化黑烟及纳米级金属气等有害物质对成形件力学性能及致密度的影响。

1 SLM设备气氛循环系统基本原理及结构

SLM 设备气氛循环系统主要功能是在成形室内的金属粉床表面形成稳定均匀的气流层，将打印时产生的飞溅颗粒，氧化黑烟及纳米级金属气等有害物质在其产生的瞬间由吹风口带到吸风口位置，并由循环风机吸走，经过过滤后，重新回到成形室内，如图2所示。……