金屬構件選區(qū)激光熔化（SLM）快速成型技術
2013-08-12
1.選區(qū)激光熔化技術原理
快速成型（RP - Rapid Prototype）技術近些年來發(fā)展起來的一種先進制造技術。它是CAD、數(shù)控、激光和新材料等學科的集成。是自動化原型快速制造技術，它是由CAD模型直接經(jīng)過特殊的生產(chǎn)工藝制造出復雜形狀三維實體零件的技術總稱。
選區(qū)激光熔化（SLM -Selective Laser Melting）是一種金屬件直接成型方法，是快速成型技術的最新發(fā)展。該技術基于快速成型的最基本思想，用逐層添加方式根據(jù)CAD數(shù)據(jù)直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結合。該技術突破了傳統(tǒng)加工方法去除成型的概念，采用添加材料的方法成型零件，不存在材料去除的浪費問題；成型過程不受零件復雜程度的限制，因而具有很大的柔性，特別適合于單件小批量產(chǎn)品尤其醫(yī)學植入體的制造。SLM技術需要高功率密度激光器，聚集到幾十微米大小的光斑，由于材料吸收問題一般CO2激光器很難滿足要求，Nd:YAG激光器由于光束模式差也很難達到要求，所以SLM技術需要使用光束質(zhì)量較好的半導體泵浦YAG激光器或光纖激光器，功率在100W左右，可以達到30～50μm的聚集光斑，功率密度達到5×106W/cm2 以上。
2.選區(qū)激光熔化（SLM）技術特點及技術指標
這種方法是在選區(qū)激光燒結（SLS）基礎上發(fā)展起來的，但又區(qū)別于選區(qū)激光燒結技術，關鍵技術特點體現(xiàn)在如下幾個方面：
·直接制成終端金屬產(chǎn)品，省掉中間過渡環(huán)節(jié)；
·可得到冶金結合的金屬實體，密度接近100%；
·SLM制造的工件有高的拉伸強度；較低的粗糙度（Rz30-50mm）,高的尺寸精度（<0.1 mm）
·適合各種復雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復雜異型結構（如空腔）、用傳統(tǒng)方法無法制造的復雜工件；
·適合單件和小批量模具和工件快速成型。
3.選區(qū)激光熔化（SLM）技術用途
選區(qū)激光熔化快速成形技術是模具或金屬零件的一次成形技術，也是簡化中間環(huán)節(jié)的終端技術。是激光快速成形發(fā)展的必然趨勢。生產(chǎn)出的工件經(jīng)拋光或簡單表面處理可直接作模具、工件或醫(yī)學金屬植入體使用。該技術將主要應用于模具產(chǎn)品的快速開發(fā)應用，原型的快速設計和自動制造保證了工具的快速制造。無需數(shù)控銑削，無需電火花加工，無需任何專用工裝和工具，直接根據(jù)原型而將復雜的工具和型腔制造出來，一般來說，采用選區(qū)激光熔化快速成形技術，模具的制造時間和成本均為傳統(tǒng)傳技術的1/3。并且該技術在復合材料、梯度材料的工件實體制造也有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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