316L不锈钢双激光选区熔化成形性能研究

作     者：樊胜杰 杨永强 宋长辉 刘子彬 Fan Shengjie;Yang Yongqiang;Song Changhui;Liu Zibin

作者机构：华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2023年第50卷第16期

页      面：251-261页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(U2001218) 广东省重点领域研发计划(2020B090923001) 

主　　题：激光技术 金属增材制造 激光选区熔化 316L不锈钢 双激光 能量密度 力学性能 

摘      要：为了研究不同的扫描模式对激光选区熔化(SLM)成形质量的影响,采用自主研发的双激光同步扫描激光选区熔化设备,在单激光扫描、双激光低功率同步扫描、双激光高速同步扫描模式下制备了316L不锈钢样件,对比了三种模式下的成形质量,分析了三种模式下飞溅形态、熔池形貌以及样件力学性能的差异。结果表明:采用双激光低功率(110 W)同步扫描时,由反冲压力引起的飞溅增多,熔池尺寸均匀且排列整齐;随着单束激光功率从95 W提升至120 W,样件的致密度从98.91%提升至99.32%;样件的微观组织主要由宽度为0.65~0.75μm的柱状亚晶与等轴亚晶组成。采用双激光高速(2000 mm/s)同步扫描时,熔池深宽发生较大变化,搭接率由单激光扫描时的30%提升至50%以上,柱状亚晶的平均尺寸由单激光扫描时的0.50μm降到0.35μm。两种双激光同步扫描模式下成形样件的力学性能与单激光扫描模式下的相当,致密度达到99%以上,抗拉强度均超过720 MPa,延伸率超过40%。双激光高速同步扫描使得成形效率相较单激光扫描提升了一倍,为大尺寸激光选区熔化设备的扫描策略设计提供了新思路。