設(shè)計(jì)同軸送粉激光3D打印制造實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)了同軸送粉激光3D打印制造實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對同軸送粉激光3D打印參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對制造過程中產(chǎn)生的激光等離子體的特征進(jìn)行了分析。主要得出以下結(jié)論：

通過粉末流匯聚圖像特征法和沉積層成形特征法等兩種方法對氣體參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法和回歸分析法對激光參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。得到的最佳參數(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。對氣體參數(shù)優(yōu)化方法的對比分析認(rèn)為，沉積層成形特征法符合激光3D打印過程的實(shí)際加工條件，更適合氣體參數(shù)優(yōu)化。

通過對激光等離子體電荷信號、圖像信息分析，可以將激光等離子體的噴發(fā)過程分為激發(fā)階段、維持階段、衰減階段等三個(gè)階段，噴發(fā)模式可以分為穩(wěn)定噴發(fā)模式和非穩(wěn)定模式，其中非穩(wěn)定模式可以分為兩種類型，分別是主波-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，研究了粉末流對激光等離子體的電荷電壓、電子溫度和噴發(fā)持續(xù)時(shí)間的影響，提出粉末流的存在會提高激光等離子體的電荷電壓信號幅值，從而使激光等離子體的噴發(fā)強(qiáng)度增加，并縮短激光等離子體的噴發(fā)持續(xù)時(shí)間。

通過改變送粉參數(shù)和激光參數(shù)，研究了送粉參數(shù)和激光參數(shù)對激光等離子體的電子溫度、噴發(fā)持續(xù)時(shí)間的影響。研究發(fā)現(xiàn)激光等離子體的電子溫度和噴發(fā)持續(xù)時(shí)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少。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)。激光等離子體電子溫度越高、噴發(fā)持續(xù)時(shí)間越長，激光等離子體噴發(fā)強(qiáng)度越大，從而影響材料對激光能量的有效吸收，并影響激光3D打印的成形效率和成形質(zhì)量。

3D打印資訊拓展

對3D打印技術(shù)在未來教學(xué)中的發(fā)展的建議

將3D打印作為一種多媒體教學(xué)手段的研究

3D打印技術(shù)融入教學(xué)課程的實(shí)踐過程

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