选择性激光烧结快速成形的工艺改进

SLS论文 扫描热特性论文 预热方式论文 工艺参数优化论文
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选择性激光粉末烧结快速成形技术(SLS—Selective Laser Sintering)是一种基于粉末材料的累加的快速成形(RP)方法。在选择性激光粉末烧结快速成形技术中,工艺方法和参数的选择是否合理,都会严重的影响制件的质量,这些工艺方法和参数主要包括SLS的扫描特性、预热装置以及工艺参数的合理选取。本文主要针对以上三个方面进行了研究,取得了一定的研究结果,对SLS工艺的改进和实际生产有一定的参考价值。SLS目前采用的扫描方式是类似于SLA的扫描方式,主要有X-Y、XYSTA、X-X三种扫描方式,在扫描过程中由于扫描速度、扫描区域、扫描方式和预热温度的不同,就会导致在扫描过程中实际的烧结温度值在某些区过高的现象,这样使得制件烧结不均匀,影响制件质量。本文通过实验研究工艺参数对扫描温度的影响规律,并在此基础上提出了一些改进措施。现有的SLS主要预热是采用灯管的方式,这种预热方式主要存在两个方面的缺点:一方面,现有的预热温度场存在严重的不均匀现象;另一方面,在预热过程中,灯管的开断会使得温度场温度的波动达到20℃-30℃。本文通过分析预热装置中灯管的光路图,结合ANSYS对其结构分析,得出了灯管的安装与温度场均匀性之间的关系;同时,对灯管的温度控制方式采用调压模块的控制方式,一定程度上消除了温度场温度的波动。本文采用层次法和正交法相结合的方法,在同时考虑多个目标值的情况下,对SLS的工艺参数进行了优化。
摘要第2-3页
ABSTRACT第3-4页
1 绪论第7-15页
    1.1 快速成形技术第7-12页
        1.1.1 快速成形产生的背景第7-9页
        1.1.2 SLS 快速成形技术第9-11页
        1.1.3 SLS 成形的优点应用第11-12页
    1.2 国内外研究现状第12-13页
        1.2.1 国内研究现状第12页
        1.2.2 国外研究现状第12-13页
    1.3 课题的来源、目的、意义及研究内容第13-15页
        1.3.1 课题的来源第13页
        1.3.2 课题的研究目的和意义第13页
        1.3.3 研究内容及章节安排第13-15页
2 SLS 的扫描特性第15-24页
    2.1 扫描不同区域时烧结温度的不一致性第15-17页
        2.1.1 不同扫描区域的来源第15-16页
        2.1.2 烧结温度差异的分析第16-17页
    2.2 烧结工艺对烧结温度一致性的影响第17-21页
        2.2.1 扫描参数对烧结温度一致性的影响第18页
        2.2.2 预热温度对烧结温度一致性的影响第18-19页
        2.2.3 区域特征对烧结温度一致性的影响第19-20页
        2.2.4 扫描方式对烧结温度一致性的影响第20-21页
    2.3 降低烧结温度不一致性的措施第21-23页
        2.3.1 改变工艺参数第22页
        2.3.2 改变材料属性第22页
        2.3.3 提高预热温度第22页
        2.3.4 改变现有的扫描方式第22-23页
    2.4 本章总结第23-24页
3 SLS 预热装置的改进第24-40页
    3.1 SLS 预热装置的现状第24-26页
        3.1.1 SLS 预热的重要性第24页
        3.1.2 SLS 的预热现状第24-25页
        3.1.3 预热装置的温度分布特征第25-26页
    3.2 SLS 预热装置结构的改进第26-36页
        3.2.1 预热装置结构对温度场影响第26-28页
        3.2.2 利用ANSYS 分析灯管安装位置对温度场的影响第28-36页
    3.3 温度控制方式对温度场的优化第36-39页
        3.3.1 采用调压模块的温度控制原理第36-37页
        3.3.2 调压模块的调压线性度第37-39页
    3.4 本章总结第39-40页
4 基于层次法SLS 多目标工艺参数优化第40-53页
    4.1 影响SLS 快速成形制件质量的因素第40-43页
        4.1.1 影响快速成形制件质量的因素第40-41页
        4.1.2 工艺参数对制件质量的影响第41-43页
    4.2 基于层次法的SLS 多目标工艺参数优化第43-48页
        4.2.1 多目标层次法第43-45页
        4.2.2 基于层次法的SLS 工艺参数优化第45-48页
        4.2.3 定义优化路线第48页
    4.3 优化结果及分析第48-52页
        4.3.1 实验结果第48-51页
        4.3.2 数据处理第51页
        4.3.3 结果分析第51-52页
    4.4 本章总结第52-53页
5 结论与展望第53-54页
    5.1 结论第53页
    5.2 展望第53-54页
致谢第54-55页
参考文献第55-56页
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