选区激光熔化(Selective Laser Melting)简称SLM。
其原理与选区激光烧结基本相似:激光对均匀铺展在工作台面的粉末材料进行扫描、熔化,每扫描一层后成型活塞下降一个层高,铺粉后继续后续层的扫描、熔化,直至完成零件。
选区激光熔化技术与选区激光烧结技术相比,在成型设备以及成型原理方面均具有相似之处,不同之处主要体现在成型材料以及制件性能等方面。
SLM 技术要求采用高功率激光将金属粉末在无粘结剂的情况下实现冶金熔化,很多文献介绍致密程度可以达到100%。该技术对所选用的金属粉末的颗粒形状以及粒度分布均具有较高的要求,加工层厚更薄,使得到的零件精度以及复杂程度均得到提高。目前可成型材料包括不锈钢、钛合金、镍基合金、钴铬合金甚至金合金等粉末材料,主要应用于航空航天、军工、船舶等大工业制造以及医学和生物领域。在该技术领域,我国与国外相比差距巨大,且存在严重的技术壁垒,发展缓慢。
选区激光熔化技术优缺点
选区激光熔化技术的优点很多,主要有以下几点:
(1)成型制件的开发周期短。能直接制成终端金属或者近终端金属制件,不用任何处理或者只需简单的表面处理,极大地缩短了产品开发周期;
(2)成型制件致密度高。制得的金属制件是具有完全冶金结合的实体,其相对密度理论上接近 100%,且具有快速凝固的组织,制件的机械性能与锻造工艺所得相当;
(3)成型制件的精度高。使用具有光斑小,高密度的激光器加工金属,使得制得金属制件具有很高的尺寸精度(达 0.1mm) 以及好的表面粗糙度(Ra30~50um)
(4)成型制件高柔性化。成型过程不受零件复杂程度限制,特别适合于单件小批量、个性化定制、或采用传统工艺无法制造复杂或者异型结构的金属零件;
(5)成型材料来源广泛。以较低的功率熔化高熔点的金属,使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能,原则上任何受热粘结的粉末都可被用作 SLM 材料;
(6)SLM 技术的应用范围广。不仅可以应用在航空航天的高温复杂件,还可以应用在医学上组分连续变化的梯度功能件等。
选区激光熔化技术不足之处主要有以下几点:
(1)实验设备昂贵,实验的耗资巨大,实验的系统集成度高,包括激光器、光路系统、控制单元、计算机软件、密封成型室等;
(2)技术集成度高,包括光学、机械、控制、材料及软件等;
(3)实验的工艺复杂,需要考虑的影响因素较多,这些因素往往直接影响着成型制件的致密度、表面质量及尺寸精度。
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