铝合金压壳结构件增材制造实验方案设计(2)
2.2.1 球化形成机理 8
2.2.2 孔隙率形成机理 9
2.2.3 裂纹的形成机理 9
2.2.4 翘曲的形成机理 9
2.2.5 减少缺陷的措施 10
2.3工艺参数 10
2.3.1激光功率 11
2.3.2扫描速度 11
2.4本章小结 11
3 压壳结构件的数据处理 12
3.1 压壳结构件支撑结构设计 12
3.1.1 支撑结构设计原则 13
3.1.2 支撑结构设计 14
3.2 压壳结构件切层数据处理 16
3.3 本章小结 17
4 铝合金粉末激光选区熔化工艺优化实验 18
4.1实验材料 18
4.1.1 粉末材料 18
4.1.2 实验基板 19
4.2 实验设备 19
4.2.1 铝合金粉末工艺参数优化设备 19
4.2.2 成形件质量检测设备 19
4.3 实验方法 20
4.3.1 激光功率参数优化实验 20
4.3.2 扫描速度参数优化实验 22
4.4 压壳加工实验 24
4.5本章小结 25
总结 25
致 谢 27
参考文献28
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
随着制造技术的快速发展，增材制造技术成为第三次工业革命的重要研究技术之一，激光选区熔化技术（Selective Laser Melting，SLM）是增材制造技术的一个重要分支，秉持增材制造制造技术的基本思想，采用分层添加的原理，对制造复杂精密的零件提供了途径，在航空航天、医学等领域得到广泛应用，同时随着全球变暖及能源日益紧缺，迫于环境及能耗的压力，各国对材料的选择开始追求轻量化，低能耗、低污染、环境友好型材料受到青睐，铝及其合金材料具有密度轻，弹性好、比刚度和比强度高、耐磨耐腐蚀性好、抗冲击性好、导电导热性好，良好的成型加工性能以及高的回收再生性等一系列优良特性，一直被认为是“朝阳材料”。铝合金材料已广泛用于交通运输、机械电器、建筑装饰、航空航天、矿物加工、石油化工、电子通讯、能源动力等行业。尤其是近年来铝合金材料在汽车行业的应用无论是从节能降耗，还是可持续发展的角度，都将为汽车制造业带来一次新的飞跃[1]。
目前，铝合金结构件的成型加工方法主要是采用锻造、铸造、挤压等传统工艺。随着工业化进程的加快，人们对铝合金零部件的结构和性能要求也日益提高，现代铝合金结构件的发展趋势是复杂形状结构件的整体成型及工艺流程的简单智能化。形状复杂，尺寸精密，小型薄壁整体无余量零部件的快速生产制造是将来一段时期铝合金零部件加工的发展方向，而传统的铸造等成型工艺从铸锭到机加工再到最后的实际零部件，需要多道工序完成，且材料利用率较低，某些复杂零部件的材料利用率仅 10%左右，并且铸造过程中对模具的要求极高，对于一些复杂程度高的小型零部件甚至无法用铸造方法来成型。
在本课题中，运用激光选区熔化技术加工铝合金压壳结构件（汽车零件涡轮增压器)，该技术在成型过程中不需要任何模具，不受零部件的几何形状限制，可以快速加工任意复杂形状的零部件，从而减少或避免零部件在使用过程中的焊接、铆钉等连接工序。其原理突破了传统的材料切割、去除等成型加工方法，在没有任何模具的条件下能够迅速制造出任意复杂形状的三文实体模型，有效地降低了生产成本的同时提高了单个零部件的生产效率。