金属3D打印技术PPT幻灯片

四.金属电子束熔化成形（EBM）
与激光熔化相比，电子束熔化的优点
1.扫描成形可通过操纵磁偏转线圈进行，没有机械惯性 2.电子束具有的真空环境还可避免金属粉末在液相烧结或熔化过程中被氧化 3.激光偏转需要振镜，需要冷却系统，焦距也很难快速改变，电子束偏转聚焦
控制更加快速、灵敏
4.电子束偏转聚焦系统不会被金属蒸镀干扰
（或者黏结剂）
（或者金属粉）
经过湿混、烘干、 碾磨和筛选等工序制成
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喷射溶剂
黏结剂溶解， 黏结粉层
溶剂蒸发， 粉层固化为生坯件
生坯件置于加热炉中，烧结去除黏结剂，然后再经过渗合金达到全密度
迹的粗糙与熔覆厚度和宽度的不均匀；
（3）特点 ①能明显提高熔池所吸收的能量，从而提高沉积效率
②送粉位置与激光光斑中心很难对准，少量偏
②送丝喷嘴和基板表面夹角40° ±15°成形效果最好
差将会导致粉末利用率下降和熔覆质量的恶化；
③孔隙率： ⑵ ＞⑶＞ ⑴
③激光束起不到粉末预热和预熔化的作用，导致激光
2020/4/1 能量不能被充分利用，造成粘粉、欠熔覆等缺陷。
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六.金属微束等离子弧熔覆成形
同步送丝微束 等离子弧熔覆 成形原理图
等离子枪原理图
同步送粉微束 等离子弧熔覆 成形原理图
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六.金属微束等离子弧熔覆成形
本工艺关键措施
1.基板预热：用微束等离子弧预热基板 2.弧长控制：①微束等离子弧产生热量随
弧长变化而变化 ②弧长对沉积层高有影响，弧
Xy向与轮廓偏置 混合扫描
⑥扫描方式对拉伸件外观影响
每层变换相位扫描得到拉伸件外观品质最好
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四.金属电子束熔化成形（EBM）
灯丝
阳极 聚焦线圈 偏转线圈
原理图
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成形过程
扫描信号经数模转换及功率放大后传递给偏
转线圈，在对应的偏转电压产生的磁场作用下，
电子束发生偏转，达到选择性熔化
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2.熔化的是黏结剂，浸 润金属颗粒表面，黏 结剂冷却凝固后，将 金属粉末黏结成生 坯件
3.后处理：加热降解聚 合物 二次烧结 渗金属
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二.金属激光烧结成形（SLS/DMLS））
金属激光烧结工艺特点
1.粉末发生部分熔化，粉体颗粒保留固相核心，并通 过固相颗粒重排、液相凝固黏结实现粉体致密化
2.因成型中含未熔固相颗粒，直接导致孔隙率高、致 密性低、拉伸强度差、表面粗糙度高
3.球化效应严重，不仅增加成形件表面粗糙度，还会 导致铺粉装置难以在已烧结层表面铺粉
激光烧结成形机原理图
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三.金属激光熔覆成形（SLC）
⑴同步送丝激光熔覆原理图
⑵同轴送粉激光熔覆原理图
侧向送粉缺点 ①扫描时轨迹上各点的粉末运动方向与激光束
⑶同轴送粉与同步送丝激光熔覆原理图
扫描速度方向间的夹角不一致，造成熔覆轨
..... 2.激光烧结式间接成形（黏结剂熔化）
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热 源 不 同
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一.金属熔化液滴喷射式成形(DMM)
压电器件式熔化液滴喷射式成形原理图 2020/4/1
系统组成
① 气压模块 ② 激振模块 ③ 温度模块 ④ 采集和控制电路 ⑤ 图像测量模块 ⑥ 无痒环境
特点：不需要昂贵能源，成本低
没有熔池形成，成形件微观组织细小均匀
长越短，沉积层高越大
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L2为弧长
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七.金属黏结剂喷射式成形
喷射材料（“墨水”）
黏结剂 金属粉 溶剂 金属粉+热塑性黏结剂混合物
相应两种成形工艺
向金属粉层喷射黏结剂成形工艺
向已预混聚合物的金属粉层喷射溶剂 成形工艺
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七.金属黏结剂喷射式成形
黏结剂喷射式成形过程示意图
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二.金属激光烧结成形（SLS/DMLS）
激光烧结成形机原理图
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直接成形(DMLS)
1.高熔点金属粉末和 低熔点金属粉末混合 而成
2.熔化的是低熔点金 属,浸润并填充高熔点 金属粉末之间间隙， 从而将粉末材料黏结 成金属构件
3.激光功率大
4.需要对粉末预热
间接成形(SLS)
1.金属粉末和聚合物粉 末（黏结剂）混合
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三.金属激光熔覆成形（SLC）
影响激光熔覆成形件品质的因素
①激光功率 ②扫描速度 ③送粉速率
④激光能量 密度
⑤成型截面 填充模式
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三.金属激光熔覆成形（SLC）
通过激光熔覆成形打印机进 行试验，分析各种因素对成形 件品质的影响
DLF打印机系统
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三.金属激光熔覆成形（SLC）
电子束熔化成形缺陷
由于偏转的非线性以及磁场的非均匀性，电子束在大范围扫描时 会出现枕形失真，电子束比较难像激光束一样聚焦出细微的光斑， 因此成型件难以达到较高的尺寸精度
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五.金属电子束熔覆成形
同步送丝电子束熔覆式成形原理图
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电子束熔化 金属丝示意 图
小型便携式 电子束熔覆 成型系统
金属3D打印成形
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金属3D打印成形分类
直接成形
指打印得到即为金属构件
间接成形
先打印生坯件，通过烧结得 到金属构件
1.熔化液滴喷射式成形 2.激光烧结式直接成形（低熔点金属熔化） 3.激光熔覆式成形 4.电子束熔化成形 5.电子束熔覆式成形 6.微束等离子弧熔覆式成形
..... 7.激光熔化式成形
1.黏结剂喷射式成形
④ 激光能量密度 h/H
W
h/H
W
h/H不能超过1，即重熔
h
H
深度不能大于熔覆层高度
H
h/H h
光斑直径2m20m20/、4/激1 光功率1500w、扫描速度5mm/s
光斑直径2mm、激光功率1500w、扫描速度9 5mm/s
三.金属激光熔覆成形（SLC）
J/mm²
能
量 密 175
a
度
87.5 b
① 扫描速度
W
h/H变化不大
h/H H h
光斑直径2mm、激光功率2000w、送粉速率5.8g/s
熔覆层宽 w 熔覆层形状
熔
覆
层 高 H
② 激光功率
W
h/H
重 熔
h/H
h
深
H
度
h
光斑直径2mm、送粉速率5.8g/s、扫描速度5mm/s
③ 送粉速率 h/H略微下降
h/H值是衡量激光能量
密度是否合理的判断依据
58.3 c
X向扫描
y向扫描
250 d
125 e
83.3 f
轮廓偏置扫描
每层变换相位扫描
325 g
wenku.baidu.com
162.5 h
108.3 i
⑤能量密度对成形件精度（平整度）影响
（a、e、h、i）能密=100-200时，平整度良好 （b、c、f）能密＜100时，中心高度低于边缘，越小越明显 (d、g）能密＞200时，中心高度大于边缘，越大越明显