作者单位
摘要
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
为了研究不同的扫描模式对激光选区熔化(SLM)成形质量的影响,采用自主研发的双激光同步扫描激光选区熔化设备,在单激光扫描、双激光低功率同步扫描、双激光高速同步扫描模式下制备了316L不锈钢样件,对比了三种模式下的成形质量,分析了三种模式下飞溅形态、熔池形貌以及样件力学性能的差异。结果表明:采用双激光低功率(110 W)同步扫描时,由反冲压力引起的飞溅增多,熔池尺寸均匀且排列整齐;随着单束激光功率从95 W提升至120 W,样件的致密度从98.91%提升至99.32%;样件的微观组织主要由宽度为0.65~0.75 μm的柱状亚晶与等轴亚晶组成。采用双激光高速(2000 mm/s)同步扫描时,熔池深宽发生较大变化,搭接率由单激光扫描时的30%提升至50%以上,柱状亚晶的平均尺寸由单激光扫描时的0.50 μm降到0.35 μm。两种双激光同步扫描模式下成形样件的力学性能与单激光扫描模式下的相当,致密度达到99%以上,抗拉强度均超过720 MPa,延伸率超过40%。双激光高速同步扫描使得成形效率相较单激光扫描提升了一倍,为大尺寸激光选区熔化设备的扫描策略设计提供了新思路。
激光技术 金属增材制造 激光选区熔化 316L不锈钢 双激光 能量密度 力学性能 
中国激光
2023, 50(16): 1602305
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136
2 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所,辽宁 沈阳 110035
结构拓扑优化设计以寻求材料最优分布形式与最佳承力路径为目的,在符合结构材料力学特性的前提下,实现结构的轻量化设计。然而拓扑结构往往比较复杂,传统制造技术难以实现精准、快速制造。金属增材制造技术可实现复杂零件的快速制造,极大地拓宽了设计空间。综述了面向金属增材制造技术的结构拓扑优化设计研究进展,从优化拓扑算法的角度,归纳了基于单元网格与边界演化的拓扑优化方法在改善结构连续性与可制造性方面的有效措施;从金属增材制造约束的角度,总结了考虑几何约束、成形约束、材料性能约束的拓扑优化方法,并结合金属增材制造与拓扑优化技术的发展趋势进行了展望。
激光技术 拓扑优化 金属增材制造 拓扑算法 增材制造约束 
中国激光
2023, 50(12): 1202301
作者单位
摘要
1 武汉大学动力与机械学院,湖北 武汉 430072
2 武汉大学弘毅学堂,湖北 武汉 430072
3 武汉大学工业科学研究院,湖北 武汉 430072
4 华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
金属增材制造技术具有高效成型、节省材料和短加工周期等优点,能突破传统制造工艺的局限生产出空间结构复杂的构件,深受汽车工业、航空航天和医疗器械等领域的青睐。然而,增材制造技术在成形过程中产生的未熔合、裂纹和孔洞等缺陷限制了增材制造技术在工业上的推广与广泛应用。因此,金属增材制造产品的质量控制特别是在线监测具有重要意义。超声检测是材料内部缺陷最常用的手段。相较于传统超声无损检测技术,激光超声无损检测具有非接触、灵敏度高和适用于恶劣环境等优势,可以实现快速在线监测。本文扼要地介绍了金属增材制造和激光超声无损检测的技术特点,分析了激光超声的两种作用机制,简单地介绍了激光超声无损检测的原理和检测系统的搭建,系统地总结了国内外激光超声无损检测在普通金属材料和增材制造材料上的应用进展,并对激光超声无损检测技术应用于增材制造过程进行了展望。
激光技术 金属增材制造 激光选区熔化 激光近净成形 无损检测 激光超声 
中国激光
2022, 49(14): 1402803
作者单位
摘要
华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510640
激光选区熔化(SLM)是利用高能量激光束将设计好的二维截面上的金属合金粉末熔化,由下而上逐层打印实体零件的一种金属增材制造(AM)技术,具有尺寸精度高、表面质量好、致密度高和材料浪费少的优势,已经成为AM技术在金属零件成型领域中的重要技术之一。阐述了SLM技术的原理和研究现状,总结了其在航空航天、医学、汽车、模具等方面的应用现状,并展望了其未来的发展趋势。
激光技术 金属增材制造 激光选区熔化 粉末材料 轻量化设计 免组装机构 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011401

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