316L水平悬垂结构初始层选区激光熔化成形形貌研究

目的 针对选区激光熔化成形带较薄水平悬垂结构零件时表面形貌较差的问题,研究支撑间隔、支撑形式以及能量输入的大小对支撑上方悬垂结构初始层形貌的影响.方法 利用选区熔化技术制备带支撑的316L水平悬垂结构初始层成形试样,通过截面金相分析和表面形貌数据分析,探究初始层熔融金属在冷却凝固前形貌的影响因素,以及变化过程机制.结果 随着支撑间隔从2.5 mm减小至0.714 mm,激光能量输入由0.083 W·s/mm增加至0.25 W·s/mm,悬垂结构初始层的孔隙逐渐减少,最低孔隙率为6.549％.表面凸起球化最大高度由523.454μm降低至最小267.951μm,成形表面更为平整.相同排布方式下,线形连续支撑成形试样的孔隙更少.结论 支撑间隔影响相邻支撑间受激光扫描熔融形成的熔融金属量,激光能量输入的大小将影响相同散热速率下熔融金属所需的凝固时间.受到扰动而破裂的熔融金属薄膜在表面张力作用下,将不断向与支撑结构连接处汇聚球化,初始层形貌不断偏离初始的平整薄层状态.使用十字交叉排布方式支撑间隔在1 mm以下的线形连续支撑,可以有效减少SLM成形水平悬垂结构初始层的孔隙数量,并提高初始层形貌的平整程度.