1995年,德國Fraunhofer激光器研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology,ILT)最早提出了選擇性激光熔融技術(shù)(Selective Laser Melting,SLM),用它能直接成型出接近完全致密度的金屬零件。SLM技術(shù)克服了SLS技術(shù)制造金屬零件工藝過程復(fù)雜的困擾。用SLS技術(shù)制造金屬零件的方法主要有:
1)熔模鑄造法:首先采用SLS技術(shù)成型高聚物(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)原型零件,然后利用高聚物的熱降解性,采用鑄造技術(shù)成型金屬零件; 2)砂型鑄造法:首先利用覆膜砂成型零件型腔和砂芯(即直接制造砂型),然后澆鑄出金屬零件; 3)選擇性激光間接燒結(jié)原型件法:高分子與金屬的混合粉末或高分子包覆金屬粉末經(jīng)SLS成型,經(jīng)脫脂、高溫?zé)Y(jié)、浸漬等工藝成型金屬零件; 4)選擇性激光直接燒結(jié)金屬原型件法:首先將低熔點(diǎn)金屬與高熔點(diǎn)金屬粉末混合,其中低熔點(diǎn)金屬粉末在成形過程中主要起粘結(jié)劑作用,然后利 用SLS技術(shù)成型金屬零件。最后對零件后處理,包括浸漬低熔點(diǎn)金屬、高溫?zé)Y(jié)、熱等靜壓(Hotisostatic Pressing,HIP)。
一、SLM工藝的原理SLM是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。SLM與SLS制件過程非常相似,這里不再贅述。但是,SLM工藝一般需要添加支撐結(jié)構(gòu),其主要作用體現(xiàn)在:1)承接下一層未成型粉末層,防止激光掃描到過厚的金屬粉末層,發(fā)生塌陷;2)由于成型過程中粉 末受熱熔化冷卻后,內(nèi)部存在收縮應(yīng)力,導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲等,支撐結(jié)構(gòu)連接已成型部分與未成形部分,可有效抑制這種收縮,能使成型件保持應(yīng)力平衡。
二、SLM工藝的優(yōu)勢、劣勢
1)SLM工藝加工標(biāo)準(zhǔn)金屬的致密度超過99%,良好的力學(xué)性能與傳統(tǒng)工藝相當(dāng)。 2)可加工材料種類持續(xù)增加,所加工零件可后期焊接。 3)價格昂貴,速度偏低。 4)精度和表面質(zhì)量有限,可通過后期加工提高。
三、SLM工藝應(yīng)用范圍
1)加工標(biāo)準(zhǔn)金屬的外觀、裝配、功能原型。 2)支撐零件,如夾具、固定裝置等。 3)小批量零件生產(chǎn)。 4)注射模具。 |
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