激光3D打印過程中,影響試樣的形貌特征、累積高度的參數(shù)不僅包含氣體參數(shù),也包含脈沖激光的參數(shù)。相比于連續(xù)激光,脈沖激光參數(shù)眾多,包括激光脈沖峰值功率、激光脈沖寬度、激光脈沖頻率、離焦量、加工速度等參數(shù)。這些參數(shù)以各種方式影響著激光3D打印成形質(zhì)量。
為了獲得一套更好的激光3D打印參數(shù),并結(jié)合之前的實驗經(jīng)驗,采取分批對參數(shù)進行優(yōu)化的方法。首先,激光掃描速度這一項沿用之前的實驗經(jīng)驗所確定的參數(shù),不參與本次優(yōu)化實驗。然后,將激光峰值功率和激光脈沖寬度這兩個因素進行均勻?qū)嶒炘O(shè)計,采用2因素5水平均勻?qū)嶒炘O(shè)計表設(shè)計實驗,以激光3D打印之后的樣品的高度和形貌特征為評判依據(jù)選取最優(yōu)。實驗時采取上一節(jié)氣體參數(shù)優(yōu)化實驗中的最優(yōu)氣體參數(shù)組合。最后,對離焦量進行單因素5水平實驗,同樣以激光3D打印之后的樣品的高度和形貌特征為評判依據(jù)選取最優(yōu)。
試驗通過采用不同的參數(shù)進行實際的激光3D打印制造試樣,以沉積層高度和形貌特征作為評價標準,尋求激光峰值功率和激光脈沖寬度的最佳參數(shù)。全部試樣的前端(加工起始點)都出現(xiàn)了斜面,推測造成斜面現(xiàn)象是由于兩方面原因造成的。一方面加工起始點也是加工循環(huán)的轉(zhuǎn)折點,試樣在運動到這個位置的時候運動方向調(diào)轉(zhuǎn),造成兩個端點的區(qū)域加工過程不穩(wěn)定。另一方面加工起始點激光會重新出光,有一個極小的區(qū)域沒有激光覆蓋到,從而影響該區(qū)域的粉末沉積。在經(jīng)過90層的積累之后,這個極小區(qū)域被逐層放大形成斜面。
試驗采取激光3D打印實體試樣的方式,每個試樣累積加工90層,以便放大不同參數(shù)帶來的差異,也更加利于試驗后進行觀察。對每一個試樣,通過在中間穩(wěn)定區(qū)域取三個截面,進行線切割、打磨、拋光、拍照、量取高度和寬度、取平均值的方法獲取該試樣的有效特征信息。
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