同軸送粉激光3D打印參數(shù)優(yōu)化

同軸送粉激光3D打印的工藝參數(shù)包括兩種類別，即同軸送粉氣體參數(shù)和激光參數(shù)。工藝參數(shù)的選擇將對激光3D打印的成形質(zhì)量和成形效率產(chǎn)生重要的影響。由于激光3D打印涉及的工藝參數(shù)眾多，有必要通過科學的工藝優(yōu)化方法對工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

實驗所使用的氣體有內(nèi)層載粉氣體和外層輔助氣體兩種。內(nèi)層載粉氣體的作用是通過一定的氣流來承載粉末和遠距離輸送粉末，載粉氣體在噴嘴中的位置是在中間通道，緊鄰激光通道。外層輔助氣體的作用是輔助載粉氣體匯聚粉末，使粉末流更好的匯聚成形，提升試樣成形的效率和質(zhì)量。

在同軸送粉激光3D打印中，氣體的作用不僅限于保護金屬熔池或者抑制激光等離子體的產(chǎn)生，因此不能僅從考慮壓制等離子體的角度一味的使用較大的氣體流量，也不能僅從經(jīng)濟因素考慮而盡可能的使用較小的氣體流量。氣體參數(shù)的設置應當從為了獲得更好的粉末流形態(tài)和更好的試樣成形質(zhì)量的角度出發(fā)。

選擇了兩種粉末流匯聚形態(tài)的評價標準。一種是以粉末流匯聚處的最小直徑為評價標準，這種評判方法較多的用于粉末流形態(tài)數(shù)值模擬和計算等理論性實驗。由于粉末流匯聚形態(tài)影響激光3D打印制造過程中粉末的利用率以及沉積層成形高度，因此，另一種是以沉積層成形高度為粉末流匯聚形態(tài)優(yōu)劣的評價標準。

在實驗研究過程中，基于上述兩種粉末流匯聚形態(tài)評價標準，提出兩種氣體參數(shù)優(yōu)化方法，分別是基于粉末流匯聚圖像特征的優(yōu)化方法和基于沉積層成形特征的優(yōu)化方法。

粉末流匯聚圖像特征法是以2因素8水平均勻?qū)嶒炘O計表制定實驗方案，通過高速攝像機拍攝粉末流圖像，綜合使用Photoshop軟件和Matlab軟件對粉末流圖像進行后續(xù)處理，以粉末流匯聚處最小直徑為評判標準，匯聚直徑越小，則內(nèi)外層氣體參數(shù)越優(yōu)。

沉積層成形特征法基于實際的同軸粉末激光3D打印實體試樣成形，以測得的沉積層成形高度為評判標準，以試樣表面形貌質(zhì)量為輔助評價標準，尋找最佳的內(nèi)外層氣體參數(shù)。為了保證兩種測試方式具有可比性，沉積層成形特征法的實驗方案與粉末流匯聚圖像特征法的實驗方案保持一致。

3D打印資訊拓展

同軸送粉噴嘴-激光3D打印的核心部件

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