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[东莞铜饰品车床加工]加工金属不仅仅是机床上的钳子,还有…(2)

作者:安尼      发布时间:2021-04-12      浏览量:4
上周,夹具侠与大家一起探讨激光增材制造技

上周,夹具侠与大家一起探讨激光增材制造技术最具代表性的以同步送粉为技术特征的激光金属直接成形(LMDF)技术,本周以粉床铺粉为技术特征的激光选区熔化(SLM)

前期回顾,请戳:加工金属的不仅仅是机床的钳子,还有…(1)。

一、SLM技术的原理和特点

激光选区熔化(SLM)技术是利用高能量的激光束,根据预定的扫描路径,完全熔化预先铺设的金属粉末,冷却凝固后成形的技术。其技术原理如下图所示。

SLM技术具有

①成形原料一般为金属粉末,主要包括不锈钢、镍基高温合金、钛合金、钴一铬合金、高强度铝合金、贵重金属等特点。

②采用细致焦点的激光束形成金属零件,形成的零件精度高,表面稍微研磨、喷砂等简单后处理就能满足使用精度的要求。

③塑件的力学性能良好,一般拉伸性能可超过铸件,达到锻件水平。

④进料速度慢,成型效率低,零件尺寸受铺粉工作箱限制,不适合制造大型整体零件。

二、SLM技术的发展现状

SLM技术实际上是根据选区激光烧结(SLS)技术发展起来的激光增材制造技术。但SLS成型过程中存在粉末连接强度低的问题,为了解决这个问题,1995年德国弗劳恩霍夫激光技术研究所提出了基于金属粉末熔化的选区激光熔化技术构想,1999年德国开发了基于不锈钢粉末的SLM成型设备

目前,SLM技术研究主要集中在德国、美国、日本等国家,主要针对SLM设备的制造和成型技术。国外有很多专业生产SLM设备的公司,如美国的PHENIX、3DTSYSTEM公司德国的EOS、CONCEPT、SLMTSOULION公司日本的MATSUR、SODICK公司等,生产性能优良的SLM设备,目前德国EOS公司生产的EOSM400型SLM设备最大加工体积达到400mm×400mm×400mm

中国SLM设备的研究主要集中在高中,华中科技大学、西北工业大学、华南理工大学等高中在SLM设备的生产研究开发方面进行了大量的研究,成功应用,其中华中科技大学史玉升队以大规模激光选区烧结设备的研究和应用获得了2011年国家技术发明二等奖。但是,国内成熟的商业化设备仍然存在空白,目前国内使用的SLM设备主要以国外产品为中心,是今后中国SLM技术发展的重点方向。

三、SLM技术的运用

SLM技术成功开发后,其轻量化部件结构特征受到各大航空、汽车公司的欢迎。下图是着名航空工业供应商LiebherAirbus与德国开姆尼茨工业大学合作开发,利用EOS公司生产的印刷液压阀,现在通过了Airbusta380的飞行测试。

新的增材制造阀体由钛合金制成,性能与传统阀相同,但重量减少35%,使用零件少。可将10个功能性元件集成到新的阀体中,无需使用大量横孔的管道系统。与传统铣削工艺相比,工业3D打印复杂性低,材料利用率极高,最大限度地避免了钛合金的浪费。目前,制造阀体需要一天左右,EOS公司的生产制造时间可能缩短75%以上。轻量化的3D打印阀体和未来的3D打印部件也有助于减少燃料消耗,减少二氧化碳和氮氧化物的排放。

同时,美国GE公司在2012年收购的Morristechnologies公司,该公司利用Morris的SLM设备和技术技术制造了喷气飞机专用的发动机组件,如下图所示,GE公司明确认定激光增材制造技术是推动未来航空发动机发展的重要技术。

同时SLM技术在医学领域也有重要应用,西班牙Salamanca大学利用澳大利亚科学协会开发的Arcam型SLM设备成功制造钛合金胸骨和肋骨,如图所示,成功植入患胸廓癌的患者体内。

西北工业大学、华中科技大学和华南理工大学是我国从事SLM技术研究较早深入的科研机构,他们分别应用SLM技术制造了大量复杂结构的金属零件,如下图所示。

目前,激光增材制造技术应用的材料涵盖钛合金、高温合金、铁基金、铝合金、难熔合金、非晶合金、陶瓷、梯度材料等,在航空宇宙领域高性能复杂部件和生物制造领域多孔复杂结构制造具有显着优势。