江苏U型密封环增材再制造无裂纹

选择性激光熔融（SLM）」SLM是在选择性激光烧结（SLS）技术基础上发展起来的。相比SLS技术，SLM技术成形是利用高能激光束直接熔化金属粉末，一层一层的选区熔化堆积，成型零件致密度高，抗拉强度等机械性能指标比较高。具体工艺流程如下：①首先利用CAD软件设计零件的三维CAD模型；②对三维CAD模型进行切片离散和扫描路径规划；③将处理好的三维数据模型导入SLM成形设备中；④计算机逐层调入切片信息，通过扫描振镜引导高能激光束选择性的熔化金属粉末，完成一层零件的加工；⑤粉料缸上升一个切片厚度，成形缸下降一个切片层厚，铺粉车将金属粉末从粉料缸均匀地铺到成形缸上；⑥重复上述④、⑤过程，直到零件加工完成；⑦将成形好的零件从成形基板上取下。激光增材再制造技术已经成为高级装备服务领域的重要技术手段。江苏U型密封环增材再制造无裂纹

基体同再制造材料的界面匹配性问题也是激光增材再制造的一个重要问题和激光3D打印不同，激光增材再制造材料与基体材料化学成分及热处理状态往往不同，其组织特征、物理化学性能必然存在一定的差异，这些差异将影响界面的结合质量，导致缺陷出现。界面的问题主要有以下几类：一种是界面脆性相，基体材料同熔覆材料混合，有可能生成一些脆性相。如，灰铸铁件激光增材再制造的时候，由于石墨中碳的释放，在极高的冷却速率下，极易在界面处出现淬硬组织“白口”，脆性相的生成往往导致再制造过程出现裂纹，严重劣化界面性能。另一种界面问题是界面缝隙及裂纹，基体材料同熔覆材料如果相容性差，则界面湿润性能差，很容易在界面出现缝隙气孔等缺陷，影响界面结合强度。界面物性匹配度也是界面的重要问题，激光增材再制造过程中，界面两侧材料需要经历复杂的温度及应力应变循环，这种物性的差异容易导致界面应力异常，甚至出现裂纹，在后续服役过程中，零件常常需要承受温度载荷及力载荷，此时，热膨胀系数、屈服强度、硬度、密度等差异将严重影响界面性能，甚至出现剥落等现象，影响服役性能及服役安全。事实上，激光增材再制造材料是该技术的中心。江苏U型密封环增材再制造无裂纹特维克为您讲解增材再制造在汽车制造领域方面应用。

以等离子弧为焊接热源的增材再制造方法称为等离子增材再制造（PlasmaAdditiveＲemanufactu-ring，PAＲ）。其中，等离子弧是一种压缩的钨极氩弧，钨极氩弧最高温度为10000～24000K，能量密度小于104W/cm2，而等离子弧的温度高达24000～50000K，能量密度可达106～108W/cm2。依靠喷嘴的机械压缩作用，同时伴随着很小电压原理产生的热压缩以及弧柱本身的电磁压缩，使等离子弧的能量密度远远超过钨极氩弧，甚至能够达到激光的能量密度，图1为二者电弧形态的对比，自由电弧的扩散角约为45°，等离子弧则只有5°。与采用激光焊接电源相比，PAＲ具有相对的成本优势。据资料显示：常见激光焊接电源一般价格在50万美元左右，而等离子弧焊接电源价格则只有7000美元，不足激光焊接电源价格的2%。与GTAW相比，PAＲ的工艺调节较为繁琐，主要包括喷嘴结构、电极内缩量、离子气流量、焊接电流、焊接速度和喷嘴高度。其中：喷嘴结构和电极内缩量是其他工艺参数选择的前提，通常根据材料种类和成形条件来确定；离子气流量决定了等离子弧的穿透力，离子气流量越大，电弧穿透能力越强。

残余应力是激光增材再制造面临很为棘手的问题之一再制造零件增材部分通过激光熔覆技术逐点扫描堆积成形，这一非线性强耦合过程中，材料的温度、物性不均匀性极强，不可避免的伴随应力、应变的演化，导致再制造零件出现裂纹、变形，而且高的残余应力状态也将影响零件的静力学、耐蚀、疲劳等性能，很终影响再制造零件的服役性能及安全。同激光3D打印技术相比，激光增材再制造残余应力问题更为突出。对于激光3D打印，可以通过合理的堆积策略，调整熔覆过程温度场的均匀性，调整材料实际拘束度，避免拉应力过大积累；激光增材制造过程基体形状尺寸往往是固定的，其拘束度一般较大，容易造成高水平残余拉应力的积累。另外，激光增材再制造过程中，基体材料同再制造材料往往是异种材料，其屈服强度、热膨胀系数等影响残余应力演化的关键参数通常相差较大，容易造成高水平残余拉应力水平积累，且提高应力分布的不均匀性。北航王华明教授把残余应力问题称为激光增材制造的“一大瓶颈难题”，对于激光增材制造，这个问题的严重性有过之而无不及，需要做进一步的工作。特维克带您了解增材再制造的工艺领域。

基于焊接的镍基高温合金增材再制造技术镍基高温合金凭借其耐高温、耐腐蚀、耐复杂应力等性能，在制作涡轮发动机工作叶片、导向叶片、飞机发动机以及工业用燃气轮机等高温零部件方面具有普遍的适用性，也因此被称作“发动机的心脏”。但当这些零部件在高温、复杂应力，特别是在海水中等复杂环境下工作时，容易产生裂纹、磨损、断裂和腐蚀等，致使零部件大量报废。采用增材再制造技术对废旧零部件“再制造”，可使其价值得到很大程度的发挥，获得巨大的经济收益。特维克带您了解激光表面处理及再制造技术的优势。江苏U型密封环增材再制造无裂纹

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SLM的成形材料包括不锈钢、钛合金、铝合金、镍基高温合金等多种金属材料[2]。SLM适合于加工成形复杂形状的零件结构，尤其是具有个性化需求或复杂内腔结构的零件，一般为单件或小批量生产。成型件的显微维氏硬度（表示材料硬度的一种标准）可高于锻件；在打印过程中材料完全融化，因此尺寸精度较高。同时，由于高能量激光束等性能要求，使得SLM设备比较昂贵；且由于SLM技术工艺较复杂，需要增加支撑结构，目前SLM多用于工业级的增材制造。此外，在SLM成型过程，会发生金属的瞬间融化与凝固，形成很大温度梯度，产生残余应力，影响成型件性能。江苏U型密封环增材再制造无裂纹

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