尼龍粉末選擇性激光燒結鋪粉工藝數值模擬研究.pdf

1、選擇性激光燒結（Selective Laser sintering,SLS）是一種增材制造技術，通過逐層鋪粉，逐層掃描燒結的方式直接制造零件。因其能加工任何復雜幾何形狀的零件，成形過程中零件無需額外支撐，材料利用率高，近年來在工程領域的應用越來越廣泛。對于任意一種燒結材料，SLS工藝需根據被燒結粉末的性質匹配成形工藝參數才能燒結出密度均勻且機械性能良好的制件。成形工藝參數包括：鋪粉工藝參數和燒結工藝參數。尼龍粉末作為SLS廣泛應用的材料

2、之一，國內外學者對其燒結工藝做了大量的研究，但對其鋪粉工藝過程的研究較少。鋪粉工藝的好壞將直接影響到成形工藝能否順利進行，并影響粉床密度均勻性，進而影響燒結件密度均勻性及其機械性能參數。因此，本文通過實驗和離散元法相結合的方法研究尼龍粉末SLS鋪粉工藝，探索粉體微觀參數和鋪粉參數對鋪粉質量的影響規(guī)律。具體工作包括以下幾個方面：
　?。?）在研究鋪粉過程中粉末顆粒間的相互作用時，由于尼龍粉末顆粒的粒徑在20-100μm，顆粒分子間的

3、范德華力比重力還大，因此必須考慮范德華力的作用。本文首先介紹了經典彈性及粘彈性接觸模型，比較和分析其適用場合，在此基礎上建立了尼龍粉末微觀作用力接觸模型，采用EDEM-API建立了接觸模型計算模塊，并進行數值模擬。通過理論計算和軟件計算結果的對比，驗證了接觸模型計算模塊的正確性。
　?。?）采用超景深顯微鏡觀測了尼龍粉末的微觀顆粒形狀，通過激光粒度儀測試了其粒徑分布；通過直剪試驗，休止角試驗和滾筒試驗對離散元模型參數進行了校準。<

4、br>　　（3）分析了輥筒旋轉速度、平移速度、輥筒微幅振動、輥筒半徑和顆粒的粒徑及分布對鋪粉過程中成形區(qū)粉床密度均勻性、密實特性的影響。還研究了輥筒在鋪粉過程中的受力和鋪粉層對已成形件的影響。
　　（4）首先，通過實驗分析了余粉與新粉的顆粒微觀形貌，粒徑及其分布的異同，研究了新粉與余粉的流動特性。然后，開展了SLS工藝過程中新粉、余粉及兩者不同比例混合粉末的鋪粉工藝的數值模擬，并進行了燒結實驗。最后，分析了鋪粉后粉床密度均勻性及密