SLM工藝3D打印成型由于成型材料為高熔點金屬材料,易發生熱變形,且成型過程伴隨飛濺、球化現象,因此,SLM成型過程工藝控制較困難,SLM工藝3D打印成型高質量金屬零件注意事項有哪些呢?
SLM技術應用中材料選擇是關鍵。雖然理論上可將任何可焊接材料通過SLM方式進行熔化成型,但實際發現其對粉末的成分、形態、粒度等要求嚴格。研究發現合金材料(不銹鋼、鈦合金、鎳合金等)比純金屬材料更容易成型,主要是因為材料中的合金元素增加了熔池的潤濕性,或者抗氧化性,特別是成分中的含氧量對SLM成型過程影響很大。球形粉末比不規則粉末更容易成型,因為球形粉末流動性好,容易鋪粉。
良好的光束質量意味著可獲得細微聚焦光斑,細微的聚焦光斑對提高成型精度十分重要。由于采用細微的聚焦光斑,成型過程采用50—200W激光功率即可實現幾乎所有金屬材料的熔化成型,并且可有效減小掃描過程的熱影響區,避免大的熱變形;細小的聚焦光斑也是能成型精細結構零件的前提。
在SLM成型過程中,需保證當前層與上一層之間、同一層相鄰熔道之間具有完全冶金結合。成型過程會發生飛濺、球化等缺陷,一些飛濺顆粒夾雜在熔池中,使成型件表面粗糙,而且一般飛濺顆粒較大,在鋪粉過程中,飛濺顆粒直徑大于鋪粉層厚,導致鋪粉裝置與成型表面碰撞。碰撞問題是SLM成型過程中經常遇到的不穩定因素。因此,不同于SLS技術,SLM技術需用到特殊設計的鋪粉裝置,如柔性鋪粉系統、特殊結構刮板等。SLM工藝對鋪粉質量的要求是:鋪粉后粉床平整、緊實,且盡量薄。
由于金屬材料在高溫下極易與空氣中的氧發生反應,氧化物對成型質量具有非常大的消極影響,使得材料潤濕性大大下降,阻礙了層與層之間、熔道之間的冶金結合能力。SLM成型過程須在具有足夠低的含氧量保護氣氛圍中進行,根據成型材料的不同,保護氣可以是氬氣或成本較低的氮氣。SLM成型過程涉及幾個自由度軸或電機的協調運動,特別是鋪粉裝置采用傳送帶方式帶動,導致成型室內密封性有一定的難度。