進/出氣流道結(jié)構(gòu)對SLM增材設(shè)備成形艙內(nèi)氣體流場行為的影響

王德寶 劉凱歌 李懷學 楊膠溪

（1．中國航空制造技術(shù)研究院國家級高能束流加工技術(shù)重點實驗室，北京 100024；2．中國航空制造技術(shù)研究院增材制造航空科技重點實驗室，北京 100024；3．中國航空制造技術(shù)研究院高能束流增量制造工藝及裝備北京市重點實驗室，北京 100024；4．北京工業(yè)大學，北京 100124）

0 引言

激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術(shù)是一種增材制造技術(shù)。其原理是將三維數(shù)模進行切片處理后變成若干二維的CAD路徑，高能激光束流通過振鏡系統(tǒng)，按照CAD路徑作用于粉末床，被掃掠的粉末受到光熱作用熔化并快速凝固，層層掃描堆疊，最終獲得具備一定尺寸精度和表面粗糙度的三維實體零件[1-2]。

在SLM成形的過程中，由于高能激光束流功率密度較高，因此當掃掠粉末床時，在其作用區(qū)域會形成微小的高溫熔池，熔池形成過程中會產(chǎn)生飛濺、黑煙及納米級金屬氣等有害物質(zhì)。一方面，當這類物質(zhì)聚集在熔池上方時會吸收和反射激光能量，從而降低作用于粉末床上的激光功率密度；另一方面，這些物質(zhì)二次沉積在粉末床上的激光掃掠區(qū)域，在后續(xù)的成形過程中變成打印零件內(nèi)的雜質(zhì)、缺陷，導致最終成形的零件致密度降低，力學性能發(fā)生變化[3-4]。

因此，合理的流道設(shè)計可以形成高質(zhì)量的惰性氣體流場，提高SLM成形零件的質(zhì)量，減少成形過程中產(chǎn)生的飛濺物、煙塵等雜質(zhì)對成形零件的不良影響。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

Bean G E等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在SLM成形過程中，氬氣可以極大地避免零件在成形過程中發(fā)生氧化，使最終成形的零件具有更強的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學性能。……