小熔池激光沉積制造薄壁件沉積寬度的模型預(yù)測及試驗研究*

欽蘭云，林鵬翔，楊 光，王雨時，周思雨

（沈陽航空航天大學(xué)，沈陽 110136）

激光增材制造技術(shù)是以激光作為熱源，基于分層制造原理，將材料通過熔化凝固的方式逐層累加，最終得到三維實體構(gòu)件的增材制造技術(shù)[1–2]，目前面向金屬零件的激光增材制造技術(shù)按成形過程中送料方式的不同主要分為激光沉積制造技術(shù) （Laser deposition manufacturing，LDM）與激光選區(qū)熔化技術(shù) （Selective laser melting，SLM）[3]。LDM 成形構(gòu)件尺寸大且效率高，但成形精度較低，往往需要后續(xù)的機械加工才能滿足零件的精度要求。而SLM 成形構(gòu)件精度高，非配合面可實現(xiàn)免后續(xù)加工，但成形零件尺寸受限且效率偏低[4]。熔道是組成激光增材制造構(gòu)件的最基本單元，熔道的尺寸越小，由堆積及搭接成形的構(gòu)件精度就越高，而成形過程中熔池的尺寸與送進入熔池的粉末性質(zhì)直接決定了熔道的尺寸與形貌。為此，沈陽航空航天大學(xué)航空制造工藝數(shù)字化國防重點學(xué)科實驗室自主研發(fā)了一種以SLM 技術(shù)所用的小粒徑粉末為原料，使用小光斑熔化粉末，并以LDM 的工藝方法逐層堆積，完成高精度大型構(gòu)件成形的小熔池激光沉積制造工藝。該工藝成形的熔池直徑僅為1.5 mm 左右，既保留了LDM 技術(shù)的高效率，也兼顧了SLM 技術(shù)的高精度，可實現(xiàn)對大型構(gòu)件的高精度成形，并使部分非配合面的精度達到免機械加工水準(zhǔn)。

薄壁零件作為最常見的LDM 沉積試樣，對薄壁件壁厚的尺寸控制是進行小熔池激光沉積成形精度研究的基礎(chǔ)，而工藝參數(shù)是影響LDM 薄壁件沉積寬度的關(guān)鍵因素[5–6]。……