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基于增减材制造的复合加工技术解析(3)

时间:2017-05-06 15:34 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:
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零件的近净成形步骤为:

第一步,采用零阶近似边缘 和自适应分层(变厚度分层)技术自下而上进行分 层,生成每一层的沉积扫描路径和面铣削路径以及相互转换的M08和M09代码;

第二步,安装尽可能厚的基板;

第三步,设置工艺参数(功率、焊材直径、扫描方式、层厚、焊道宽度、加工余量、扫描速率、铣削参数以及Z轴控制参数等);

第四步,在基板上沉积较厚的底层以承受大热量输入,并对基板预热以获得好的粒度分布;

第五步,对每一层进行平面铣削来消除缺陷和去除氧化层,以获得良好的表面质量和达到设置的层厚;

第六步,重复4和5步直到近净成形完成。在整个过程中,进行热处理来消除零件内应力以及改善机械性能和提高疲劳寿命,由ArcHLM软件生成的NC代码驱动平头/球头铣刀自上而下进行精加工,完成轮廓表面或其他表面的处理。

图11所示为ArcHLM软件系统生成的数控代码。 和Akula团队一样,韩国科学技术研究所Yong-AkSong团队研发了一种三维焊接和铣削复合加工系统,其过程原理及主体和ArcHLM基本相同,该系统每一层沉积厚度范围在0.5~1.5mm之间,铣削后在0.1~1mm之间。表1为SLS、LENS、3DWM工艺对比参数。

2.5选择性激光熔覆复合加工技术(HSLM) 

国立台湾科技大学的Jeng-Ywan等人利用选择性激光熔覆和铣削复合加工技术开展了金属零件直接快速成型、修复和改性相关方面的研究。该系统的设计结构如图12所示,由RS8201.5KWCO2激光器、同轴送粉系统、四轴联动加工及控制系统、系统软件以及气体保护装置组成。由于工件距离激光头比较近,在沉积扫描过程中会产生大量的热,从而影 响粉末融态的流动性,不利于零件的成形质量,因此 该系统采用了一种新型水冷式喷头(如图13所示) 。

该系统的软件功能和HLM等软件一样,包括各种参数的设置、模型离散化、切片分层、扫描路径、铣削加工路径、生成代码以及工件移动和功能转换等等。其基本过程与HLM、CMB技术一样,不同的是为了提高效率,该系统在沉积两层或者三层,达到设置厚度后,再进行平面铣削。在成型过程中金属粉末成熔融状态,由于表面张力的作用,熔覆横截面形状成圆弧形,而且由于粉末流流速太快或者直径太大,出现未熔化粉末沉积现象。沉积下一层时,熔态粉末会沿着上一层的表面流动,并熔化先前沉积的未熔化粉末,导致沉积高度增加不多,表面弧度变的更大。沉积第三层时,这种情况更加明显,最终导致熔覆层高度不再增加。该系统采取沉积两层或三层后进行平面铣削,很好的解决了这个问题,而且保证了成型效率和质量。由于采用同轴送粉激光熔覆工艺,该系统成型件精度比较高。

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