脉冲激光SLM工艺参数对钛合金成形质量的影响

目的 针对SLM成形试件表面质量差且边缘凸起严重的现象,研究脉冲激光SLM成形钛合金试件过程中工艺参数对表面质量、边缘凸起行为及致密度的影响规律,优化工艺参数.方法 通过调整曝光时间及点、线间距,制备了15 个块状试件,通过激光显微系统来观测表面形貌,分析其表面缺陷,并采集表面粗糙度及平均台阶高度的数据,通过阿基米德排水法测量试件致密度.结果 随着线间距的增大,试件的表面质量及致密性都呈先上升后下降的趋势,而试件边缘平面和中间平面的平均高度差则是先增大后减小;随着曝光条件的增强,试件的表面质量和致密性都呈下降的趋势,而试件边缘平面和中间平面的平均高度差则在一定程度上减小.当线间距、曝光时间、点间距分别为0.1 mm、60 μs、30 μm时,试件表面粗糙度最小,为2.563 μm,致密度最大为97.03%;当线间距、曝光时间、点间距分别为 0.15 mm、80 μs、40 μm时,试件边缘平面和中间平面的平均高度差最小,为 69.865 μm.结论 在低曝光条件下,试件各个位置的表面粗糙度较为均匀,适当调整线间距有利于获得表面质量和致密性良好、表面缺陷较少的试件,并且在一定程度上SLM成形钛合金的表面粗糙度和致密性存在相关性.高曝光条件虽然会降低试件的表面质量,但在一定程度上可以减少试件边缘的凸起现象.