孙远远 江五贵 徐高贵 陈 韬 毛隆辉

(南昌航空大学航空制造工程学院,南昌 330063)

引言

选择性激光熔化(SLM)通过逐层铺粉和选择性熔化粉末来打印三维零件[1].增材制造零件的质量受许多参数影响,例如激光功率[2]、扫描速度[3]、扫描策略等[4].

打印零件之前的一个关键程序是在建筑平台上铺粉.在铺粉过程中,粉末的状态会影响铺粉过程,因为粉末在基板上的流动能力决定着每一层粉末的连续性和均匀性.均质的粉末层通常可以获得密度更高、表面质量更好的激光扫描成型零件[5].粉末层越致密,散射效应越低,能量吸收率越高[6-7].因此,了解铺粉过程及其影响因素有助于控制粉床质量,进而提高最终产品质量.

大量研究表明通过优化铺粉器的几何形状[8-9],降低粉末撒布速度[10],或提高铺粉层厚[11]可以降低粉床的孔隙率和表面粗糙度.此外,采用不同形状[12]和双峰分布的颗粒可以提高粉床的堆积密度和粉末的流动能力[13-14].但是,颗粒尺寸分布广和含有大量小颗粒的粉末会受偏析的影响[15].并且,在颗粒尺度上不能忽视颗粒之间的内聚力.随着粒径的减小,由于范德华力在微米尺度上控制小颗粒行为的主导作用,导致内聚相互作用的增加[16],从而引起粉末流动能力下降[17-18]和粉床质量下降[19].

对于粉床质量下降的原因,Chen 等[20]通过DEM模拟和实验,提出了影响粉末扩散过程的3 种沉积机制,即黏聚效应、壁面效应和渗流效应.Nan 等[21]提出了粉床空斑是由颗粒在叶片……