光纤激光选区熔化316L不锈钢：工艺优化与性能提升

"该文研究了在Dimetal-280快速成型设备上，采用200 W光纤激光器进行316L不锈钢选区激光熔化(SLM)成型工艺的优化。通过6因素5水平的正交实验，分析了不同工艺参数对表面形貌、相对密度和z轴方向尺寸精度的影响。研究表明，完全熔化的粉末可以得到高密度的样品，而部分熔化或未熔化的粉末则会导致较低的密度和尺寸精度问题。经过优化，设计的包含复杂几何形状的测试样品达到了89%的相对密度和96.8%的尺寸精度，表面粗糙度约为25微米，实现了良好的成型效果。" 文章详细介绍了316L不锈钢的光纤激光选区熔化工艺的优化过程。首先，利用200 W光纤激光器在Dimetal-280设备上进行SLM工艺，这是一种快速成型技术，它通过逐层熔化金属粉末来制造三维物体。为了优化工艺参数，研究者设计了一个6因素5水平的正交实验方案，这通常涉及到多个变量的不同组合，以评估每个变量对结果的影响。 实验结果表明，不同的表面形貌（如完全熔化、部分熔化或未熔化）与样品的密度和尺寸精度密切相关。完全熔化的粉末形成的产品具有较高的密度，这是因为熔化的粉末能更好地融合，形成更致密的结构。相反，部分熔化或未熔的粉末导致的样品密度较低，可能是因为这些粉末未能充分结合，形成了孔隙或其他缺陷。此外，加工过程中实际层厚的逐渐增大也是影响尺寸精度的一个重要因素，这可能导致最终产品的几何形状偏差。 通过综合考虑这些因素，研究者找到了最佳的工艺参数组合。他们设计了一套包含尖角和悬空等复杂几何特征的测试样品，以检验优化工艺在处理这些特殊形状时的能力。这些经过优化的工艺条件使样品的相对密度达到了89%，尺寸精度达到96.8%，表明工艺改进显著提高了产品的质量和精度。同时，表面粗糙度Rz约25微米，这是一个理想的数值，因为粗糙度直接影响到部件的机械性能和表面质量。 这项研究揭示了光纤激光选区熔化316L不锈钢过程中关键工艺参数的影响，并提供了优化方法，对于提升SLM技术在金属零件制造中的应用具有重要意义。通过精确控制和优化这些参数，可以制造出更高性能、更精确的金属部件，满足各种工业需求。