主要針對同軸送粉激光3D打印過程，研究了送粉參數(shù)和激光參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法，分析了3D打印制造過程中的激光等離子體特征，以及粉末對激光等離子體的影響。主要工作如下：設(shè)計并建立同軸送粉激光3D打印加工系統(tǒng)，以及激光等離子體電荷信號采集系統(tǒng)和激光等離子體圖像信號檢測系統(tǒng)；針對同軸送粉激光3D打印過程中所涉及到的送粉參數(shù)和激光參數(shù)，采用圖像分析、沉積層分析等方式，運用回歸分析、對比分析等方法進行參數(shù)優(yōu)化；針對同軸送粉激光3D打印過程中產(chǎn)生的激光等離子體，通過檢測其電荷信號、圖像信號，分析激光等離子體演變特征，研究加工過程中粉末流對激光等離子體的影響，以及當送粉參數(shù)和激光參數(shù)改變時激光等離子體的變化。

研究結(jié)果表明：適用于同軸送粉激光3D打印的最佳參數(shù)組合為：內(nèi)層載粉氣體流量4L·min-1，外層輔助氣體流量17L·min-1，激光峰值功率6kw，激光脈沖寬度4.5ms，離焦量8mm，利用該參數(shù)組合可以獲得最佳沉積層成形；通過分析激光等離子體的噴發(fā)狀態(tài)特征，提出激光等離子體的噴發(fā)模式可以分為穩(wěn)定噴發(fā)模式和非穩(wěn)定噴發(fā)模式，其中非穩(wěn)定噴發(fā)模式可以分為主波-副波模式和非均勻主波模式；通過對比有粉末流和無粉末流兩種情況下的激光等離子體的電荷信號和電子溫度信號，提出粉末流的存在增強了激光等離子體的噴發(fā)強度、縮短了激光等離子體的噴發(fā)持續(xù)時間；通過改變送粉參數(shù)和激光參數(shù)，發(fā)現(xiàn)激光等離子體的電子溫度和噴發(fā)持續(xù)時間隨著內(nèi)層載粉氣體的增加而增加，隨著外層輔助氣體的增加而增加，隨著送粉量的增加而先增加后減??；激光等離子體的電子溫度隨著掃描速度的增加而先增加后減小，隨著激光脈沖頻率的增加而先減小后增加，隨著激光脈沖寬度的增加而先快速增加后趨于平穩(wěn)。當?shù)入x子體噴發(fā)強度和持續(xù)時間增加時，將影響沉積層和粉末流對激光能量的吸收，從而影響激光3D打印的粉末沉積成形效率和質(zhì)量的提高。

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