SLM增材制造重熔次数对316L构件表面粗糙度及磨损性能的影响

作     者：李强 刘送永 王庆阳 

作者机构：宿州学院机械与电子工程学院 中国矿业大学机电工程学院 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：江苏省杰出青年基金(BK20211531) 安徽高校科学研究项目（KJ2021A1106,2022AH051378） 教育部产学合作协同育人项目（220604583025757） 

主　　题：SLM增材制造 316L 重熔次数 表面粗糙度 质量磨损 摩擦因数 

摘      要：重熔次数对选择性激光熔化增材制造构件表面粗糙度及耐磨性能有重要影响，研究其影响机理及确定经济重熔次数对发展选择性激光熔化增材制造技术具有重要意义。采用选择性激光熔化增材制造设备制备316L样件，在样件制备过程中分组进行0、1、2、3次激光重熔，对不同激光重熔次数下的样件表面利用三维轮廓扫描仪、扫描电子显微镜等进行表征，利用高速往复摩擦磨损试验机对样件进行了摩擦磨损试验，利用电子分析天平测定了磨损前后的质量，对表征及磨损性能进行分析。结果表明：SLM增材制造样件表面粗糙度随重熔次数的增加而逐渐减小，重熔后的平均表面粗糙度Sa、Sq、Sv、Sz值分别从0次重熔(正常打印)的8.437、11.88、82.68、252.2μm降低到了三次重熔的6.18、7.735、37.597、104.36μm，分别降低26.75%、34.89%、54.53%、58.62%；随重熔次数的增加平均摩擦因数逐渐增大，质量磨损量逐步减小；2、3次重熔样件在磨损试验的后半段瞬时最大摩擦因数出现了大于1的情况，这是由于在明显滑动之前出现“接点增长，接点面积不断增大，致使摩擦力超过正压力。表面粗糙度及摩损性能出现上述变化的原因是每次重熔都会使表面吸附的粉末颗粒及熔接痕进一步融化融陷，直至消失，相邻熔道搭接处的“峰谷现象得到抑制，孔隙和球化等缺陷逐渐被修复，表面变得更加平整。研究发现不同重熔次数对表面粗糙度和磨损改变的程度不同；定义了经济重熔次数概念，1、2、3次重熔次数对表面粗糙度和摩擦磨损性能综合改变率分别为ζ1=26.61%、ζ2=43.60%、ζ3=23.68%，确定了经济重熔次数为2；根据研究成果，给出了经济重熔次数在矿山机械上的应用实例提出经济重熔次数概念并进行了应用，可为提高增材制造构件表面质量和耐磨性能提供新思路。