尺寸的特征会给溶池的最高温度、冷却的速度以及残余应力带来一定的影响。而且,如果悬垂结构的成形层变得窄了、长了,悬垂面也长了,那悬垂边缘和悬垂面中心线的地方变形就会更严重。这说明悬垂结构的尺寸特点和翘曲变形是有联系的。要是能改进极限成形角度的悬垂结构的成形质量,就能在复杂结构的零件里少弄些支撑,让零件打印出来的质量更高。
首先,通过对性能的测试分析,确定在 SLM 成形 316L 不锈钢时不错的参数下悬垂结构的极限成形角度。接着利用多重曝光工艺,让极限成形角度的悬垂结构的成形质量变得更优。对优化好的极限成形角度悬垂结构的成形质量进行研究,得到优化后的能量密度输入配比的多重曝光工艺参数。最后依据悬垂结构成形层的外观和能量强度的特征,搞清楚不同的能量输入对成形质量产生作用的道理。
在悬垂结构成形的期间,样件悬垂边缘的下面用作支撑的区域是粉末。成形角度越小,粉末支撑的区域就越多,热量传递的效果和支撑的作用就越糟糕,在热应力的作用下,翘曲变形就会更厉害,翘曲的边缘部分没法正常铺上粉,激光会一直去烧结翘曲边缘的实体。对于 30°和 35°的悬垂结构成形样件,它们能达到设计的成形高度,是因为样件虽然翘曲了,但是刮刀就算有点坏但还是能完成铺粉的事。在烧结到一定高度之后,周围粉末成形的实体和翘曲边缘的高度差不多一样了,就会接着往上成形,就有了 30°、35°悬垂结构成形样件最后的样子,并且 35°悬垂结构成形样件的成形效果比 30°悬垂结构成形样件要好一点。随着悬垂结构成形角度的变大,成形层截面里孔隙的数量和面积占的比例都会变小。