氧化鋁-環(huán)氧樹脂混合粉末選擇性_激光燒結(jié)的有限元模擬和實驗研究.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)制造方法無法實現(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題，例如工藝不完善、成型件強度不足等。
　　本文利用有限元模擬與

2、實驗研究相結(jié)合的方法，以氧化鋁/環(huán)氧樹脂混合粉末為研究對象，對SLS成型工藝進行了研究，主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　（1）研究了激光束與粉末材料之間的相互作用及燒結(jié)過程中能量的傳遞過程，發(fā)現(xiàn)當激光的波長增大時，陶瓷材料和環(huán)氧樹脂對激光能量的吸收率變大。激光束光斑內(nèi)激光光強分布不均勻，光強最大位處于光斑的中心，距離中心越遠，光強強度越低。探討了粉末燒結(jié)的三種成型機理，發(fā)現(xiàn)SLS技術(shù)中主要是液相燒結(jié)機制，并研究了實現(xiàn)液相燒結(jié)的三個重

3、要條件：潤濕性、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)氧樹脂混合粉末選擇性激光燒結(jié)過程的有限元模型。使用APDL編程語言實現(xiàn)高斯熱源的移動加載，實現(xiàn)燒結(jié)全過程的溫度場模擬。采用間接耦合法實現(xiàn)應(yīng)力場的模擬。通過模擬計算，可以得到由溫度引起的應(yīng)力、變形分布情況。計算結(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、鋪粉厚度對燒結(jié)件的影響，為間接選擇性激光燒結(jié)

4、實驗中工藝參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　?。?）在實驗研究中，使用機械混合法制備氧化鋁粉末和環(huán)氧樹脂E-12粉末的混合粉末，采用正交實驗方法研究燒結(jié)過程中各個工藝參數(shù)對成型質(zhì)量的影響。以成型件的壓縮強度、成型尺寸精度和翹曲變形為衡量指標，采用極差分析法進行分析，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。實驗結(jié)果表明成型件的最大翹曲