氧化鋁-環(huán)氧樹(shù)脂混合粉末選擇性_激光燒結(jié)的有限元模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（Selective Laser Sintering，SLS）是增材制造技術(shù)（Additive Manufacturing，AM）的一個(gè)重要分支，在航空航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。SLS成型方式可分為直接法與間接法，使用間接法可以快速制造出任意形狀的陶瓷零件，這是其他傳統(tǒng)制造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。目前，間接選擇性激光燒結(jié)陶瓷成型件依然存在一些問(wèn)題，例如工藝不完善、成型件強(qiáng)度不足等。
　　本文利用有限元模擬與

2、實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，以氧化鋁/環(huán)氧樹(shù)脂混合粉末為研究對(duì)象，對(duì)SLS成型工藝進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　?。?）研究了激光束與粉末材料之間的相互作用及燒結(jié)過(guò)程中能量的傳遞過(guò)程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光的波長(zhǎng)增大時(shí)，陶瓷材料和環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)激光能量的吸收率變大。激光束光斑內(nèi)激光光強(qiáng)分布不均勻，光強(qiáng)最大位處于光斑的中心，距離中心越遠(yuǎn)，光強(qiáng)強(qiáng)度越低。探討了粉末燒結(jié)的三種成型機(jī)理，發(fā)現(xiàn)SLS技術(shù)中主要是液相燒結(jié)機(jī)制，并研究了實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)的三個(gè)重

3、要條件：潤(rùn)濕性、溶解度和液相數(shù)量。
　?。?）利用ANSYS有限元分析軟件，建立了氧化鋁/環(huán)氧樹(shù)脂混合粉末選擇性激光燒結(jié)過(guò)程的有限元模型。使用APDL編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)高斯熱源的移動(dòng)加載，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)全過(guò)程的溫度場(chǎng)模擬。采用間接耦合法實(shí)現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)的模擬。通過(guò)模擬計(jì)算，可以得到由溫度引起的應(yīng)力、變形分布情況。計(jì)算結(jié)果表明燒結(jié)件最大翹曲變形發(fā)生在制件的兩端。分析了預(yù)熱溫度、激光功率、掃描速度、掃描間距、鋪粉厚度對(duì)燒結(jié)件的影響，為間接選擇性激光燒結(jié)

4、實(shí)驗(yàn)中工藝參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　　（3）在實(shí)驗(yàn)研究中，使用機(jī)械混合法制備氧化鋁粉末和環(huán)氧樹(shù)脂E-12粉末的混合粉末，采用正交實(shí)驗(yàn)方法研究燒結(jié)過(guò)程中各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的影響。以成型件的壓縮強(qiáng)度、成型尺寸精度和翹曲變形為衡量指標(biāo)，采用極差分析法進(jìn)行分析，并結(jié)合模擬研究結(jié)果，得到燒結(jié)件的最優(yōu)工藝參數(shù)：預(yù)熱溫度333K，激光功率20W，掃描速度2000mm/s，掃描間距0.2mm，鋪粉厚度0.17mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成型件的最大翹曲