选择性熔化操作流程

近年来，增材制造技术发展非常迅速，已广泛应用于航空航天、生物医学等领域。其中，激光选区熔化成形技术可以由CAD模型和金属粉末/线材直接制造出高性能的金属零件，其工作流程可以概括为:首先在计算机上利用三维绘图软件设计出零件的三维模型，然后将其转换成STL文件，并按照一定的层厚进行切片，生成2D激光加工轨迹，设备根据生成的加工轨迹预铺/同轴输入金属粉末。扫描完成后，基板下降到一定深度，重复这个过程，直到零件完成，通过一层一层的堆叠，整个金属零件就准备好了。

由于激光选区熔化成形技术具有光斑小、冷却速度快的特点，成形的金属零件组织精细、精度高、性能好，特别适用于传统加工技术难以实现的薄壁、复杂型腔、内部流道等复杂精密零件的整体制造。但在加工成形过程中仍存在以下冶金缺陷:(1)成形过程中温度梯度大，冷却速度快，导致热应力过大，导致成形过程中变形或产生裂纹；(2)成型过程中容易产生孔洞；(3)基于沿成形方向自下而上的温度梯度，显微组织通常以柱状晶的形式生长并产生织构，导致其性能的各向异性。

基于此，目前国内外研究者开展了一系列研究。例如，专利CN104195541A公开了一种电磁复合场配合激光熔覆的方法和装置。通过控制洛伦兹力，可以控制熔池流量，控制凝固组织，优化工件的力学性能，改善熔覆层的形貌。再如专利CN106350817A，公开了一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹熔覆层的方法和装置。超声波振动时效直接引入熔池的微区，借助超声波的直接空化效应、机械效应和热效应，使熔覆层的应力场均匀化，细化晶粒组织，从根部抑制裂纹的产生。但是激光熔覆过程中液态熔池的存在时间很短，超声波对熔覆层有影响。又如专利CN 105714284 A，公开了一种超声振动-电磁搅拌复合能量场辅助激光熔覆的方法和装置，可以有效改善超声处理范围小、电磁搅拌细化效果不明显的缺点，但激光熔覆只是二维形状简单、扫描方式单一的薄熔覆层，激光选区熔化成形是一个逐层堆积的过程。各层的二维形状不同，扫描方式复杂，激光熔覆中使用的方法和设备不能移植到激光选区熔化成形中，需要根据激光选区熔化成形的特点重新设计。