摘要：激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是利用三维模型离散的层轮廓信息和轮廓填充信息控制高能量...激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是利用三维模型离散的层轮廓信息和轮廓填充信息控制高能量激光束逐层熔化金属或金属粉末,堆积成一个组织致密,具有冶金结合的金属零件,成型优点众多,理论上可以成型任意复杂结构的零件。但是SLM工艺中仍存在一些关键问题,例如成型件内部存在残余应力和加工过程中产生翘曲变形等问题,因此本文综合国内外提出的扫描算法和商品化设备上应用的扫描方式拟开发三种分区扫描方式,并研究扫描方式对SLM成型件残余应力分布和变形的影响,主要研究内容如下:(1)分区扫描算法生成过程和测试结果。开发了三种分区扫描方式,分别是矩形搭接分区扫描、斜线层错分区扫描和螺旋分区扫描,分区扫描路径生成的步骤如下:数据预处理,生成轮廓偏移扫描路径和轮廓截面扫描路径,划分区域,按区域边界截断扫描线并归属区域扫描线段,遵循规则输出最终扫描线。并对三种分区扫描进行了算法测试和成型测试,实验结果表明三种分区扫描均能正确处理复杂轮廓,并能成型组织致密、力学性能优良的零件。(2)扫描方式对SLM成型件残余应力分布和变形的影响。分别从长度角度和平面角度分析扫描方式对残余应力分布的影响,发现采用斜线层错分区策略和螺旋分区策略能有效降低残余应力值,改善残余应力分布。并设计合理的实验模型,验证扫描线长度和扫描方式对成型件变形的作用,实验表明变形量与扫描线长度呈正相关关系,并发现分区扫描可以改善成型件变形现象,但三种分区扫描方式对变形的改善效果无明显区别。(3)分区扫描系统的设计和实现。采用模块化方式设计分区扫描路径规划系统,根据实际用例和功能设计了相应的数据结构,并以Visual Studio 2010集成环境和MFC(Microsoft Foundation Classes)微软基础库为开发工具实现了分区扫描系统,该系统不仅能自由设置参数规划扫描路径,还能正确显示已规划的扫描路径。更多还原显示全部
