基于激光选区熔化技术的金属悬垂圆孔结构无支撑成形工艺优化与质量研究
Research on the Optimization and Quality of a Support-free Forming Process for Metal Overhanging Circular Hole Structures Based on Laser Selective Melting Technology作者机构：华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 广州城市理工学院广东广州510800
出 版 物：《铸造技术》 (Foundry Technology)
年 卷 期：2024年第45卷第8期
页 面：752-762页
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]
主 题：激光选区熔化 悬垂圆孔结构成形 无支撑成形 工艺优化 成形质量 随形水冷模具
摘 要：基于激光选区熔化(SLM)技术制造的随形冷却模具,凭借其优异的冷却性能,能够显著提高加工效率,有效降低生产成本,成为未来注塑成型模具的重要发展方向,但目前在使用SLM技术成形随形冷却模具内部的圆形流道方面仍存在诸多挑战。在SLM成形时,随形冷却模具内部圆形流道的结构主要表现为悬垂圆孔结构,若直接使用传统工艺策略成形悬垂圆孔结构易出现翘曲、粘粉等缺陷,同时由于随形冷却模具内部流道复杂的特点,其内部流道无法通过添加支撑辅助成形。采用在模具外侧添加支撑结构的方法,可调整模具成形角度,增强悬垂圆孔结构自支撑性,但会增加额外成形时间与成形材料,导致生产成本增高。优化悬垂圆孔结构无支撑成形工艺,实现在不添加支撑结构的前提下满足随形冷却模具对流道成形质量要求,能够有效降低随形冷却模具生产成本并获得高质量成型件。本文对金属悬垂圆孔结构成形工艺策略进行优化,以316L不锈钢悬垂圆孔结构为对象,分析了工艺策略、孔径对悬垂圆孔成形质量的影响。采用一种基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略,研究该工艺区策略对于无支撑金属悬垂圆孔成形的适用性,并使用该工艺制造冷却模具样件,对成件的成形质量进行分析。结果表明采用基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略可明显抑制成形过程中的翘曲行为。使用该工艺策略成形的随形水冷模具样件无明显质量缺陷,内部流道的表面质量与成形精度满足使用要求。
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