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双光源激光烧结铺粉系统的改进及成型工艺研究

作　者: 包坤
导　师: 杨来侠
学　校: 西安科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 选择性激光烧结 铺粉 工艺参数研究
分类号: TH16
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


选择性激光快速成型技术是目前国内外应用最广泛的快速成型技术之一，由于其材料应用广泛、利用率高，生产周期短,被广泛的应用于航空航天等领域。单光源激光快速成型机成型尺寸较大的零件还存在诸多难以克服的困难，双光源激光快速成型机可将零件分为两个部分同时成型，生产效率高。在现有的激光烧结技术基础上，本文对双光源激光烧结机的铺粉系统进行了改制，并对成型工艺进行了研究，具有很高的实用价值。首先设计了双光源激光烧结机的铺粉系统，该系统包括同步驱动可移出式快速成型缸、双辊双向铺粉运动机构以及上料机构。对比分析双缸和三缸铺粉的特点，摒弃原有丝杠下置的安装方法，将丝杠安装于成型缸壁两侧，优化了成型机的整体结构，提高成型机的生产效率；将真空上料的控制电路与成型机主控制程序集成，实现了实时上料的自动化供料。其次，分析了覆膜砂选择性激光烧结辊子铺粉方式的特点，根据覆膜砂的流动特性，测定了覆膜砂与铺粉辊之间的摩擦因子，调节储粉漏斗出粉口的开口缝宽和安装高度，有效的提高了材料有效利用率；第三，优化了铺粉运动机构的平动速度和铺粉辊的转速，研究了制件在烧结过程中压碎和推动的现象，对烧结件添加网状支撑结构，解决了制件压碎和推动的问题。研究了双光源激光烧结的成型工艺参数。通过测定覆膜砂材料的临界曝光量和投射深度，根据速度-功率公式，得出激光功率与扫描速度及烧结深度之间的关系。对比不同激光功率和不同的扫描速度烧结层的neck效应，并对相应的激光功率和扫描速度下的烧结件进行抗弯强度测试，确定最优的烧结参数；最后进行涡轮叶片等大件烧结实验。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 选题背景及意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 研究内容及章节安排  13-14
    1.3.1 课题研究内容  13
    1.3.2 章节安排  13-14
2 双光源激光烧结铺粉对成型制件质量的影响  14-21
  2.1 铺粉对制件密度的影响  14-15
  2.2 铺粉对制件翘曲量的影响  15-17
  2.3 铺粉对制件收缩量的影响  17-18
  2.4 铺粉对制件误差的影响  18-20
  2.5 本章总结  20-21
3 双光源激光烧结机铺粉系统的设计与制造  21-42
  3.1 影响铺粉的因素  21-25
    3.1.1 覆膜砂特性对铺粉效果的影响  21-23
    3.1.2 机械结构对铺粉效果的影响  23-24
    3.1.3 铺粉运动速度对铺粉效果的影响  24-25
  3.2 成型缸的设计  25-29
    3.2.1 方案分析与选择  25-27
    3.2.2 缸体设计  27-28
    3.2.3 密封装置的设计与制造  28-29
  3.3 铺粉装置运动机构的设计及制造  29-38
    3.3.1 铺粉方式特点分析  29-30
    3.3.2 漏斗结构设计  30-34
    3.3.3 铺粉辊子设计  34-36
    3.3.4 出粉口安装高度  36-38
  3.4 上料机构的改进  38-41
    3.4.1 上料方案分析与选择  38-39
    3.4.2 上料机电路的改进  39-41
  3.5 本章总结  41-42
4 双光源激光烧结成型工艺参数的研究  42-64
  4.1 覆膜砂的基本特性  42-47
    4.1.1 覆膜砂颗粒的流动性  42-43
    4.1.2 临界曝光量和投射深度  43-46
    4.1.3 玻璃化转变温度  46-47
  4.2 铺粉机构运动参数的确定  47-50
    4.2.1 储粉漏斗的平动速度  47-48
    4.2.2 铺粉辊子的转速  48-50
  4.3 铺粉试验及其结果  50-55
    4.3.1 粉层的压实密度  50-53
    4.3.2 铺粉层的均匀性  53-55
  4.4 制件烧结试验  55-62
    4.4.1 粉末烧结的 neck 效应  55-57
    4.4.2 激光功率及扫描速度  57-58
    4.4.3 抗弯强度测试  58-62
  4.5 本章小结  62-64
5 结论与展望  64-66
  5.1 结论  64
  5.2 展望  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-71
攻读学位期间取得的成果  71

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺
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