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SLM成型件機(jī)械在冶金行業(yè)的應(yīng)用論文
摘要：SLM是選擇性激光融化技術(shù)的英文簡(jiǎn)稱，也是冶金行業(yè)中的核心技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)代，冶金技術(shù)也越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中，SLM技術(shù)作為其重要的核心技術(shù)，更應(yīng)該進(jìn)一步強(qiáng)化和完善其功能。本文針對(duì)SLM技術(shù)，詳細(xì)闡述了其概念和工作原理、優(yōu)點(diǎn)及其性能測(cè)評(píng)和相關(guān)應(yīng)用。希望對(duì)工業(yè)人員研究選擇冶金技術(shù)提供相應(yīng)的參考。
關(guān)鍵詞：SLM；冶金；應(yīng)用；機(jī)械
隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，人們的生活水平在提高的同時(shí)對(duì)科技的要求也越來(lái)越高。為此國(guó)家也出臺(tái)了相應(yīng)的部署及規(guī)定，為我國(guó)新一輪的工業(yè)發(fā)展積極做著準(zhǔn)備，促進(jìn)金屬冶煉制造業(yè)的有序發(fā)展是部署的核心內(nèi)容。金屬冶煉制造業(yè)中就包括火法煉制技術(shù)、濕發(fā)煉制技術(shù)的應(yīng)用，火法煉制技術(shù)在金屬冶煉中起著至關(guān)重要的作用，火法冶金包括:干燥、焙解、焙燒、熔煉，精煉，蒸餾等過(guò)程。
1.SLM成型件機(jī)械大體介紹
了解一項(xiàng)技術(shù)，首先要掌握其工作原理。為使金屬粉末融化的較為徹底，激光的溫度和能量密度要足夠的高，此外對(duì)其波長(zhǎng)也有相應(yīng)的要求。經(jīng)模擬仿真得到，較短波長(zhǎng)的光束對(duì)金屬的成型幫助較大的，因此在選用時(shí)要選用波長(zhǎng)在1064nm附近的光波。在激光束的充分照射下，金屬原材料變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，在自然狀態(tài)下逐漸冷卻，達(dá)到與其他材料焊接在一起的目的。在此過(guò)程中，復(fù)雜金屬零件的以層層累積從而形成人們想得到的實(shí)體模型。三維實(shí)體的成型，需要已有模型的分層信息作為指導(dǎo)才能夠完成，將激光放在冶煉狀態(tài)的金屬中，進(jìn)行精確的掃描分析。在第一層液體掃描過(guò)后，液壓系統(tǒng)中的活塞缸會(huì)自動(dòng)降到下一層做掃描準(zhǔn)備工作。同時(shí)運(yùn)輸系統(tǒng)會(huì)把已經(jīng)掃描好的上一層粉末均勻的鋪在已經(jīng)初具形狀的半成品。在檢查完所制造實(shí)體完好且沒(méi)有偏差后，就可以將活塞缸撤掉，取出我們制造好的模型。這就是選擇性激光熔化的原理及過(guò)程[1]。
2.對(duì)性能測(cè)評(píng)的有關(guān)描述
成型的金屬機(jī)械零部件是否能正常使用，在于其力學(xué)性能的好壞，以下列舉幾項(xiàng)對(duì)力學(xué)性能影響較大的因素，為相關(guān)工作人員對(duì)力學(xué)性能測(cè)評(píng)時(shí)提供一定的參考。
2.1對(duì)金屬切片的厚度要求
由于冶金技術(shù)依賴的主要是選擇性激光融化技術(shù)，而SLM技術(shù)是通過(guò)片層的不斷堆疊才得以形成相應(yīng)的金屬零部件。片層厚度在0.1nm與0.2nm之間為宜，也使相應(yīng)的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鍛件要好。
2.2對(duì)相位角的要求
相位角存在于兩個(gè)相鄰的切片層之間，激光束掃描所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱為相位角。激光在掃描片層時(shí)，掃描線的方向都會(huì)有所不同，相應(yīng)的相位角也發(fā)生變化。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)可知，掃描線方向越多成型的金屬零件力學(xué)性能越好，而相位角控制在105°左右為宜。
2.3對(duì)搭接率的要求
搭接率在SLM中指的是前后兩條相鄰的掃描線，它們重合的寬度占總體線寬的比例。經(jīng)過(guò)科研人員的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，搭接率月越大，金屬成型件的密度就越高，從而力學(xué)性能也越好。但是搭接率并不是越大越好，其需要控制在合理的范圍內(nèi)才能更好的增強(qiáng)力學(xué)性能[2]。
2.4對(duì)傾斜角的要求
在片層的鋪設(shè)中，水平方向課根據(jù)熔覆線條來(lái)確定，在垂直方向上由于沒(méi)有約束，每個(gè)片層或多或少都會(huì)存在一定的傾斜角度。通過(guò)相關(guān)的對(duì)比試驗(yàn)，得出傾斜角度過(guò)大會(huì)使成型零件表面不平整，力學(xué)性能差。傾斜角度一般需控制在30°以下，才不會(huì)影響相應(yīng)的力學(xué)性能。
3.SLM技術(shù)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用
3.1運(yùn)用于礦山建設(shè)
大家都知道，礦山開采設(shè)備的每一個(gè)零部件都必須進(jìn)行精密的制作和檢查。但其中不乏一些人工難以完成的零件，如閥塊、噴頭等小巧但結(jié)構(gòu)又復(fù)雜的零件，就需要引進(jìn)冶金技術(shù)，通過(guò)金屬冶煉將零件模型建立出來(lái)然后通過(guò)變成借助SLM技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)精密零部件的制造。并且通過(guò)力學(xué)性能測(cè)評(píng)，能很好的在高溫高壓的惡劣環(huán)境下工作。
3.2運(yùn)用于工業(yè)汽車制造
冶金技術(shù)最早投入使用就是在汽車行業(yè)，運(yùn)用SLM技術(shù)所制成的金屬零部件。在力學(xué)性能上得到大大的提升，不僅節(jié)省大量的人力物力還減少生產(chǎn)的失敗率，為企業(yè)在最大程度上帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用SLM技術(shù)制造的汽車零件主要有：V8引擎、不銹鋼立柱、賽車的氣缸蓋等。
3.3有色金屬生產(chǎn)
近年來(lái)，冶金技術(shù)也慢慢滲透到有色金屬生產(chǎn)方面。在對(duì)有色金屬煉制過(guò)程中，選擇性激光熔化技術(shù)也逐漸占有一席之地。相關(guān)科研人員先后用該項(xiàng)技術(shù)使冶煉過(guò)程的有毒氣體、噪聲、易燃易爆氣體進(jìn)行預(yù)防，大大減少在冶金過(guò)程中所出現(xiàn)的危害，在工業(yè)生產(chǎn)方面做出卓越貢獻(xiàn)。
4.結(jié)語(yǔ)
SLM技術(shù)的成功投入使用，在一定程度上解決我國(guó)目前冶金制造行業(yè)的難題。制造業(yè)朝著直接成型復(fù)雜精密零件、減少制造過(guò)程的方向發(fā)展，選擇性激光熔化技術(shù)在我國(guó)的市場(chǎng)漸漸打開，被越來(lái)越多的消費(fèi)者接受。本文主要介紹SLM技術(shù)的性能測(cè)評(píng)和在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用，但該技術(shù)還存在一定的問(wèn)題，設(shè)備價(jià)格高、工藝軟件不完善、不能制造大型零件等，因此SLM技術(shù)有待進(jìn)一步完善。
參考文獻(xiàn)
[1]姜獻(xiàn)峰,熊志越,王同鶴,等.選擇性激光熔化成型中零件成型角度對(duì)其機(jī)械性能的影響[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,45(5):510-515.
[2]張國(guó)慶,李晉,李俊鑫,等.熱處理對(duì)激光選區(qū)熔化成型CoCrMo合金性能影響研究[J].紅外與激光工程,2018,004(1):151-159.
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