2008年9月中国制造业信息化第37卷第17期 对SLS覆膜砂制件抗压强度的研究 李伟荣,伍晓宇1,梁雄2 (1.深圳大学机电与控制工程学院,广东深圳518060) (2.昆明大学电机系,云南昆明650118) 摘要:主要对覆膜砂的激光烧结快速成形进行了实验研究。系统分析了激光功率、扫描速度、扫 描间距、铺粉厚度对成形制件抗压强度的影响。最后得出了最佳成形工艺参数。实验结果对于 提高制件的抗压强度有指导意义 关键词:快速成形;覆膜砂;抗压强度;工艺参数 中图分类号:TP391;T6文献标识码:A文章编号:1672-1616(2008)17-0070-04 快速成形( Rapid Prototyping)技术是20世纪设备(J10-SLS-2525),如图1所示。该设备由 80年代中后期发展起来的一种基于材料累加法的机械系统、激光系统、控制系统和软件系统组成,其 原型制造技术。它采用软件离散-材料堆积的开放性能好,能够通过编程改变各种实验参数。激 原理实现零件的成形,简单地说,将零件的数字模光系统采用二氧化碳激光器,最大输出功率 型(如CAD模型)离散,成为可加工的离散面、离120W 散线和离散点,然后采用各种手段,将这些离散 的面线段和点堆积形成零件的整体形状。这种方 法步骤简单,制造速度比传统方法快得多2引。 选择性激光烧结成形(SLS)技术的成形受激 光与材料相互作用等条件的限制,比较难获得强 度、精度较高的烧结制件。国内外对成形切片算法 和成形系统已经做了许多研究,并取得了突破性的 进展,而且对影响SLS覆膜砂制件密度、抗拉强 度的工艺参数研究的文献也非常多,但对其抗压强 度的研究却非常少。烧结工艺参数对制件抗压强 度的影响比较大,因此要想获得较好的成形制件强 图1深圳大学快速成形设备 度,必须对这些工艺参数进行实验分析。本文对烧 结覆膜砂成形进行了大量的正交实验,研究工艺1.2实验材料 参数对激光烧结成形制件抗压强度的影响。为优 实验材料采用工业铸造用覆膜砂。它的比热 化选择性激光烧结工艺参数提供了参考依据和实较低,受热后砂粒外层包裹的树脂熔化、粘结。冷 验数据,对进一步提高烧结件的抗压强度具有重却后便固化成形 要的指导意义。 1.3实验对象 本次实验试件为一底面直径15mm高15mm 的棒体。受力面积为上表面面积S=176.6cm 1实验研究 1.4实验方案 1.1实验设备 制件的抗压强度受下列参数影响:激光作用参 实验设备采用深圳大学自主研发的快速成形数、粉末材料的特征参数、工艺参数。其中,激光作 收稿日期:2008-07-08 基金项目:深圳市科技局资助项目(QK00601) 作者简介:李伟荣(1983-),男,广东梅州人,深圳大学硕士研究生,主要研究方向为快速成形 201994-2009chinaAcademicJOumalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
对 SL S 覆膜砂制件抗压强度的研究 李伟荣1 ,伍晓宇1 ,梁 雄2 (1. 深圳大学 机电与控制工程学院 ,广东 深圳 518060) (2. 昆明大学 电机系 ,云南 昆明 650118) 摘要 :主要对覆膜砂的激光烧结快速成形进行了实验研究。系统分析了激光功率、扫描速度、扫 描间距、铺粉厚度对成形制件抗压强度的影响。最后得出了最佳成形工艺参数。实验结果对于 提高制件的抗压强度有指导意义。 关键词 :快速成形 ;覆膜砂 ;抗压强度 ;工艺参数 中图分类号 :TP391 ;TG66 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 1616( 2008) 17 - 0070 - 04 快速成形(Rapid Prototyping) 技术是 20 世纪 80 年代中后期发展起来的一种基于材料累加法的 原型制造技术[1 ] 。它采用软件离散 - 材料堆积的 原理实现零件的成形 , 简单地说 ,将零件的数字模 型(如 CAD 模型) 离散 , 成为可加工的离散面、离 散线和离散点 , 然后采用各种手段 , 将这些离散 的面、线段和点堆积形成零件的整体形状。这种方 法步骤简单 ,制造速度比传统方法快得多[2 ,3 ] 。 选择性激光烧结成形 (SLS) 技术的成形受激 光与材料相互作用等条件的限制 ,比较难获得强 度、精度较高的烧结制件。国内外对成形切片算法 和成形系统已经做了许多研究 ,并取得了突破性的 进展[4 ] ,而且对影响 SLS 覆膜砂制件密度、抗拉强 度的工艺参数研究的文献也非常多 ,但对其抗压强 度的研究却非常少。烧结工艺参数对制件抗压强 度的影响比较大 ,因此要想获得较好的成形制件强 度 ,必须对这些工艺参数进行实验分析。本文对烧 结覆膜砂成形进行了大量的正交实验 , 研究工艺 参数对激光烧结成形制件抗压强度的影响。为优 化选择性激光烧结工艺参数提供了参考依据和实 验数据 , 对进一步提高烧结件的抗压强度具有重 要的指导意义。 1 实验研究 1. 1 实验设备 实验设备采用深圳大学自主研发的快速成形 设备(J10 - SLS - 2525) ,如图 1 所示。该设备由 机械系统、激光系统、控制系统和软件系统组成 ,其 开放性能好 ,能够通过编程改变各种实验参数。激 光系 统 采 用 二 氧 化 碳 激 光 器 , 最 大 输 出 功 率 120W。 图 1 深圳大学快速成形设备 1. 2 实验材料 实验材料采用工业铸造用覆膜砂。它的比热 较低 , 受热后砂粒外层包裹的树脂熔化、粘结。冷 却后便固化成形。 1. 3 实验对象 本次实验试件为一底面直径 15mm、高 15mm 的棒体。受力面积为上表面面积 S = 176. 6cm 2 。 1. 4 实验方案 制件的抗压强度受下列参数影响 :激光作用参 数、粉末材料的特征参数、工艺参数。其中 ,激光作 收稿日期 :2008 - 07 - 08 基金项目 :深圳市科技局资助项目(Q K200601) 作者简介 :李伟荣(1983 - ) ,男 ,广东梅州人 ,深圳大学硕士研究生 ,主要研究方向为快速成形。 70 2008 年 9 月 中国制造业信息化 第 37 卷 第 17 期
应用研究·李伟荣伍晓宇梁雄对SLS覆膜砂制件抗压强度的硏究 用参数包括激光功率、激光東扫描速度等;粉末材数在实验中出现3次。 料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉 根据不同参数正交组合成了9组实验数据,不 末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉同的实验参数烧结出的实验制件如图2所示 密度等;工艺参数包括扫描间距、铺粉厚度等。影 响制件抗压强度的参数众多,从实验研究角度考 虑,必须进行简化 通过调节工艺参数:激光功率、激光扫描速度、 34右 激光扫描间距、铺粉厚度,测试在不同工艺参数组 图2实验制件 合情况下制件的抗压强度。为了确定激光功率范 抗压设备采用的是新三思材料检测有限公司 围,必须做前期实验,实验结果见表1。 的拉压实验机,如图3所示。它能在PC机上得出 表1确定激光功率前期实验结果 制件的断裂压力,并能把制件在抗压实验过程中的 激光功率 实验现象描述 受力图显示出来,很方便地观察制件的受力断裂过 小于15W 不能使覆膜砂熔化成形 程 15W-20W能烧结成形,但是零件取出失败,强度不够 30W~35W零件过烧发黑,烧结层发生翘曲变形,取出困难 大于30W 不能成形,烧结层断裂 如果扫描速度低于10mm/s,过于缓慢,成形 时间过长。如高于30mm/s,速度过快,对机器的 机械部分冲击较大 铺粉厚度是指零件每一层的成形厚度。通过 前期实验可获得能成形的铺粉厚度的数据介于 0.1mm~0.5mm之间。铺粉厚度太大,层与层之 间不能很好地烧结粘结在一起;铺粉厚度太小,则 会使层与层之间完全烧透烧断。 图3拉压实验设备 本实验所采用的120W二氧化碳激光器的光 设抗压强度为p,制件的断裂压力为F,制件 斑直径为0.4mm,扫描间距不能超过其光斑直径 表面的受力面积为S,则可以通过p=F/S得到 当扫描间距超过0.4mm以后,扫描线彼此分离,其零件的抗压强度。实验结果见表3 相邻区域总的激光能量小于粉末烧结所需要的能 表3正交实验方案及结果描述 量,不能使相邻区域的粉末烧结成形。 实验激光功扫描速,扫描间铺粉厚最大压最大抗 根据上面分析确定了实验参数的大致范围:激 编号率/W度/(mm,距mm度/mm力N压强度 光功率(20W~30W);扫描间距(0.1mm 11(20)1(10)1(0.2)10.2)1750.9929 0.4mm);铺粉厚度(0.1mm~0.5mm);扫描速度 21(20)2(15)2(0.1)2(0.3)2071.1745 (10mm/s≈30mm/s) 31(20)3(20)3(0.3)300.4)1760.9986 下面根据激光功率、扫描速度、扫描间距和铺 42(25)1(10)2(0.1)3(0.4)3391.9234 粉厚度参数的不同设计正交成形实验方案,实验参 52(25)2(15)3(0.3)1(0. 3592.0369 数见表2 62(25)3(20)1(0.2)2(0.3)4072.30 表2实验参数 73(30)1(10)3(0.3)300.4)3151.7872 水平编号激光功率扫描速度扫描间距铺粉厚度 /W /(mm s)/mm /mm 83(30)2(15)1(0.1)2(0.2)3401.929 93(30)3(20)2(0.2)200.3)3131.7759 123 050 0.2 从实验结果可以看出,抗压强度最好的是实验 编号为6的制件,其抗压实验受力图如图4所示 正交实验方案一共有9组实验,每个相同的参抗压强度最差的是实验编号为1的制件 c192000m0d00ssd
用参数包括激光功率、激光束扫描速度等 ;粉末材 料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉 末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉 密度等 ;工艺参数包括扫描间距、铺粉厚度等。影 响制件抗压强度的参数众多 ,从实验研究角度考 虑 ,必须进行简化[4 ] 。 通过调节工艺参数 :激光功率、激光扫描速度、 激光扫描间距、铺粉厚度 ,测试在不同工艺参数组 合情况下制件的抗压强度。为了确定激光功率范 围 ,必须做前期实验 ,实验结果见表 1。 表 1 确定激光功率前期实验结果 激光功率 实验现象描述 小于 15W 不能使覆膜砂熔化成形 15W～20W 能烧结成形 ,但是零件取出失败 ,强度不够 20W～30W 能烧结成形 ,能完整取出零件 30W～35W 零件过烧发黑 ,烧结层发生翘曲变形 ,取出困难 大于 30W 不能成形 ,烧结层断裂 如果扫描速度低于 10mm/ s ,过于缓慢 ,成形 时间过长。如高于 30mm/ s ,速度过快 ,对机器的 机械部分冲击较大。 铺粉厚度是指零件每一层的成形厚度。通过 前期实验可获得能成形的铺粉厚度的数据介于 011mm～0. 5mm 之间。铺粉厚度太大 ,层与层之 间不能很好地烧结粘结在一起 ;铺粉厚度太小 ,则 会使层与层之间完全烧透烧断。 本实验所采用的 120W 二氧化碳激光器的光 斑直径为 0. 4mm ,扫描间距不能超过其光斑直径。 当扫描间距超过 0. 4mm 以后 ,扫描线彼此分离 ,其 相邻区域总的激光能量小于粉末烧结所需要的能 量 ,不能使相邻区域的粉末烧结成形。 根据上面分析确定了实验参数的大致范围 :激 光功 率 ( 20W ～ 30W) ; 扫 描 间 距 ( 0. 1mm ～ 014mm) ;铺粉厚度 (0. 1mm～0. 5mm) ;扫描速度 (10mm/ s～30mm/ s) 。。 下面根据激光功率、扫描速度、扫描间距和铺 粉厚度参数的不同设计正交成形实验方案 ,实验参 数见表 2。 表 2 实验参数 水平编号 激光功率 / W 扫描速度 / (mm·s - 1 ) 扫描间距 / mm 铺粉厚度 / mm 1 20 10 0. 1 0. 2 2 25 15 0. 2 0. 3 3 30 20 0. 3 0. 4 正交实验方案一共有 9 组实验 ,每个相同的参 数在实验中出现 3 次。 根据不同参数正交组合成了 9 组实验数据 ,不 同的实验参数烧结出的实验制件如图 2 所示。 图 2 实验制件 抗压设备采用的是新三思材料检测有限公司 的拉压实验机 ,如图 3 所示。它能在 PC 机上得出 制件的断裂压力 ,并能把制件在抗压实验过程中的 受力图显示出来 ,很方便地观察制件的受力断裂过 程。 图 3 拉压实验设备 设抗压强度为 p ,制件的断裂压力为 F ,制件 表面的受力面积为 S ,则可以通过 p = F/ S 得到 零件的抗压强度。实验结果见表 3。 表 3 正交实验方案及结果描述 实验 编号 激光功 率/ W 扫描速 度/ (mm· s - 1 ) 扫描间 距/ mm 铺粉厚 度/ mm 最大压 力/ N 最大抗 压强度 / MPa 1 1 (20) 1 (10) 1 (0. 2) 1 (0. 2) 175 0. 992 9 2 1 (20) 2 (15) 2 (0. 1) 2 (0. 3) 207 1. 174 5 3 1 (20) 3 (20) 3 (0. 3) 3 (0. 4) 176 0. 998 6 4 2 (25) 1 (10) 2 (0. 1) 3 (0. 4) 339 1. 923 4 5 2 (25) 2 (15) 3 (0. 3) 1 (0. 2) 359 2. 036 9 6 2 (25) 3 (20) 1 (0. 2) 2 (0. 3) 407 2. 309 2 7 3 (30) 1 (10) 3 (0. 3) 3 (0. 4) 315 1. 787 2 8 3 (30) 2 (15) 1 (0. 1) 2 (0. 2) 340 1. 929 1 9 3 (30) 3 (20) 2 (0. 2) 2 (0. 3) 313 1. 775 9 从实验结果可以看出 ,抗压强度最好的是实验 编号为 6 的制件 ,其抗压实验受力图如图 4 所示 , 抗压强度最差的是实验编号为 1 的制件。 ·应用研究· 李伟荣 伍晓宇 梁 雄 对 SLS 覆膜砂制件抗压强度的研究 71
2008年9月中国制造业信息化第37卷第17期 析,得出各参数对零件抗压强度影响程度的大 0.407 小可1 表4中,K表示抗压强度在参数j的第j个水 平的均值比如K23表示制件抗压强度在扫描间距 的水平编号(见表2)为2时(0.2mm)的均值。在9 组实验中扫描间距的水平编号为2的实验编号为 16和9,取这3次实验抗压强度的均值就得出 K23的值。C表示各参数的极差,例如C2表示制件 的抗压强度在扫描速度各水平编号上均值的极 差 图4实验编号6制件的受力图 表4影响制件抗压强度参数的极差分析表MPa 1.5参数分析 参数1 参数2 参数4 在实验中,调节不同的成形参数可以得到不同 激光功率)(扫描速度)(扫描间距)(铺粉厚度) 抗压强度的成形制件,由各组实验制件的抗压强度 k1.0553 1.5678 l.8242 1.6539 可以分析得出以下结论 a.激光功率对制件抗压强度的影响。 6946 从实验中可以分析出:激光功率越大,零件的 C1.0345 0.1457 0.2545 0.183 抗压强度越好。但是如果功率过大,会造成烧结太 注:j=1,2,3,4 充分,抗压强度下降,甚至会出现烧结层烧焦断裂 由表4极差分析可以得出,C1>C3>C4> 的情况。功率太小,粉末烧结成形所需的能量不C2,可见激光功率对制件抗压强度的影响最大,其 够,造成烧结不充分,甚至不能成形 次依次是扫描间距、铺粉厚度、扫描速度 b.扫描速度对制件抗压强度的影响。 扫描速度越小,材料越能充分地吸收激光能2参数优化 量,制件的抗压强度也越好。扫描速度过小,成形 从表4极差分析中可以得出最优参数:激光功 时间会越长,实验效率低,不利于成形实验研究。率在表2第2个水平编号(25W)时;扫描速度在表 扫描速度过高会造成激光能量分布不均匀,材料2第2个水平编号(15mm/s)时;扫描间距在表2 吸收不充分,造成制件抗压强度下降 第1个水平编号(0.1mm)时;铺粉厚度在表2第2 c.扫描间距对制件抗压强度的影响。 个水平编号(0.3mm)时。这种参数组合在前面正 扫描间距在允许的范围内越小,制件的抗压强交实验中没有出现过。因此需再设计一次实验来 度就越好。扫描间距不能超过激光的光斑直径,否验证这个参数组合的抗压强度是不是更好。最优 则会造成扫描行与行之间分离材料吸收能量不均参数组合实验表见表5 匀,成形困难。扫描间距太小,则会造成重复烧结 表5最优参数组合实验表 甚至烧结过透,制件的抗压强度就会下降。 d.铺粉厚度对制件抗压强度的影响。 激光功扫描速度扫描间 最大抗最大抗 率/W/(mms‘)距mm 艘粉甲 I MPa 在激光功率足够使制件烧结成形的情况下,铺 粉厚度越大,零件的抗压强度越好。但铺粉厚度太 2(25) (15)1(0.1)2(0.3)4392.4858 大,层与层之间难以烧结;铺粉厚度太小,层与层之 通过实验得到了更大的抗压力为0.4390kN 间会烧透,造成烧结层翘曲变形。激光功率、扫描理论分析的最优参数组合得到了验证,最大抗压力 速度、扫描间距、铺粉厚度4个参数是相互作用相除于受力面积得到最大抗压强度为2.4858MPa 互制约的6,对制件的抗压强度都有影响。 最优参数组合的制件抗压曲线如图5所示。 从9组实验来看抗压强度最好的是实验编号 6的零件,实验参数为:功率235W、扫描速度3结束语 20mm/s、扫描间距0.2mm、铺粉厚度0.3mm。 本文系统分析了SLS成形中工艺参数对制件 下面运用极差分析法对前面9组实验进行分抗压强度的影响,对实验结果进行极差分析得出各 201994-2009ChinaAcademicJourmalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
图 4 实验编号 6 制件的受力图 1. 5 参数分析 在实验中 ,调节不同的成形参数可以得到不同 抗压强度的成形制件 ,由各组实验制件的抗压强度 可以分析得出以下结论 : a. 激光功率对制件抗压强度的影响。 从实验中可以分析出 :激光功率越大 ,零件的 抗压强度越好。但是如果功率过大 ,会造成烧结太 充分 ,抗压强度下降 ,甚至会出现烧结层烧焦断裂 的情况。功率太小 ,粉末烧结成形所需的能量不 够 ,造成烧结不充分 ,甚至不能成形[5 ] 。 b. 扫描速度对制件抗压强度的影响。 扫描速度越小 ,材料越能充分地吸收激光能 量 ,制件的抗压强度也越好。扫描速度过小 ,成形 时间会越长 ,实验效率低 ,不利于成形实验研究。 扫描速度过高 ,会造成激光能量分布不均匀 ,材料 吸收不充分 ,造成制件抗压强度下降。 c. 扫描间距对制件抗压强度的影响。 扫描间距在允许的范围内越小 ,制件的抗压强 度就越好。扫描间距不能超过激光的光斑直径 ,否 则会造成扫描行与行之间分离 ,材料吸收能量不均 匀 ,成形困难。扫描间距太小 ,则会造成重复烧结 , 甚至烧结过透 ,制件的抗压强度就会下降。 d. 铺粉厚度对制件抗压强度的影响。 在激光功率足够使制件烧结成形的情况下 ,铺 粉厚度越大 ,零件的抗压强度越好。但铺粉厚度太 大 ,层与层之间难以烧结 ;铺粉厚度太小 ,层与层之 间会烧透 ,造成烧结层翘曲变形。激光功率、扫描 速度、扫描间距、铺粉厚度 4 个参数是相互作用相 互制约的[6 ] ,对制件的抗压强度都有影响。 从 9 组实验来看 ,抗压强度最好的是实验编号 6 的 零 件 , 实 验 参 数 为 : 功 率 25W、扫 描 速 度 20mm/ s、扫描间距 0. 2mm、铺粉厚度 0. 3mm。 下面运用极差分析法对前面 9 组实验进行分 析 ,得出各参数对零件抗压强度影响程度的大 小[7 ] 。 表 4 中 , Kij 表示抗压强度在参数j 的第 i 个水 平的均值。比如 K23 表示制件抗压强度在扫描间距 的水平编号(见表 2) 为 2 时(0. 2mm) 的均值。在 9 组实验中扫描间距的水平编号为 2 的实验编号为 1 ,6 和 9 ,取这 3 次实验抗压强度的均值就得出 K23 的值。Cj 表示各参数的极差 ,例如 C2 表示制件 的抗压强度在扫描速度各水平编号上均值的极 差[7 ] 。 表 4 影响制件抗压强度参数的极差分析表 MPa 参数 1 (激光功率) 参数 2 (扫描速度) 参数 3 (扫描间距) 参数 4 (铺粉厚度) K1 j 1. 055 3 1. 567 8 1. 824 2 1. 653 9 K2 j 2. 089 8 1. 713 5 1. 692 6 1. 753 2 K3 j 1. 830 7 1. 694 6 1. 569 7 1. 569 7 Cj 1. 034 5 0. 145 7 0. 254 5 0. 183 5 注 : j = { 1 ,2 ,3 ,4} 。 由表 4 极差分析可以得出 , C1 > C3 > C4 > C2 , 可见激光功率对制件抗压强度的影响最大 ,其 次依次是扫描间距、铺粉厚度、扫描速度。 2 参数优化 从表 4 极差分析中可以得出最优参数:激光功 率在表 2 第 2 个水平编号(25W) 时 ;扫描速度在表 2 第 2 个水平编号 (15mm/ s) 时 ;扫描间距在表 2 第 1 个水平编号(0. 1mm) 时 ;铺粉厚度在表 2 第 2 个水平编号(0. 3mm) 时。这种参数组合在前面正 交实验中没有出现过。因此需再设计一次实验来 验证这个参数组合的抗压强度是不是更好。最优 参数组合实验表见表 5。 表 5 最优参数组合实验表 激光功 率/ W 扫描速度 / (mm·s - 1 ) 扫描间 距/ mm 铺粉厚 度/ mm 最大抗 压力/ N 最大抗 压强度 / MPa 2 (25) 2 (15) 1 (0. 1) 2 (0. 3) 439 2. 485 8 通过实验得到了更大的抗压力为0. 439 0kN。 理论分析的最优参数组合得到了验证 ,最大抗压力 除于受力面积得到最大抗压强度为 2. 485 8MPa。 最优参数组合的制件抗压曲线如图 5 所示。 3 结束语 本文系统分析了 SLS 成形中工艺参数对制件 抗压强度的影响 ,对实验结果进行极差分析得出各 72 2008 年 9 月 中国制造业信息化 第 37 卷 第 17 期
应用研究·李伟荣伍晓宇梁雄对SLS覆膜砂制件抗压强度的硏究 形产品中由于参数原因造成产品抗压效果差的问 0439 题。本文在科研方面为快速成形参数的进一步研 宄提供了参考。 参考文献 [1 Chua Chee Kai, Leong Kan Fai. Rapid Prototyping: Principles Applications in Manufact M]. Singapore: World Sciem [2]朱林泉,白培康朱江淼.快速成形与快速制造技术[M].北 哪w 京:国防工业出版社2003:12-91 速成形技术[M]武汉:华中理工大学出版社 图5最优参数实验组合抗压曲线 1999:50-59 工艺参数对制件抗压强度影响程度的大小,其中激(4]汪苏,徐海然薛忠明、Ss快速成形技术中激光加工参数 光功率对制件抗压强度影响最大,其次依次是扫描 间距、铺粉厚度、扫描速度。最后通过实验结果分5]黄卫东,江开勇.SLS成形工艺参数对制件密度影响的实验 析得出最优工艺参数。对最优工艺参数条件下烧 研究[].机床与液压,2007,35(10):2 结的制件进行抗压性能测试,验证了分析结果的正 6]覃丹丹,白培康,党惊知.激光快速成形用覆膜砂工艺参数研 究卩]热加工工艺,200736(5):1-3 确性。研究结果对SLS覆膜砂新产品的开发成形(7于亚丽,如何运用极差判断分析方法准确度[口],松辽学刊 有较深远的指导意义,从根本上解决了覆膜砂成 (自然科学版),1999,8(3):1-2 Research on The Compressive Resistance of Coated Sand Pattern In Selective Laser Sintering Li Wei-rong, WU Xiao- yu, LIANG Xior (1. Shenzhen University, Guangdong Shenzhen, 518060, China) (2. Kunming University, Yunnan Kunming, 650118, China) Abstract: It mainly researches the laser sintering rapid prototyping on coated sand, gives the detail on analysis anning space, sintering thickness on the compressive stance of the pattern and the best sintering parameters. The result of the experiment shows that the method mprove the compressive resistance of the pattern Key words Rapid Prototyping; Coated Sand; Compressive Resistance; Sintering Parameters (上接第69页)形件。试验表明,在板料增量成形 of an axially symmetric specimen and the locus of optimization 中可以通过缩放路径的方法来成形高径比相同直 JJ Materials Processing Technology, 2000, 102(1):164 167 径小于原筒形件的工件,其壁厚的变化基本一致 [2]邹建华,莫健华,黄树槐,等薄板无模分层成形技术U]新 而成形工件壁厚均匀性可以通过增加工具路径的 技术新工艺2001(7):34-35 道次、优化路径规划的方法来得到提高。路径缩放3]毛锋,莫健华,黄树槐金属板材数控无模成形机及其应用 的方法有利于用板料增量成形工艺快速成形特性 程序开发].锻压机械,2002(2):38-41 的发挥,其缩放比例和范围还有待进一步研究 [4]莫健华,丁勇,黄树槐金属板材数控单点渐进成形加工轨 迹优化研究UJ.中国工程机械,2003,14(24):2138 参考文献 5]贾俐俐,高锦张,郑勇,等.金属直壁筒形件数控增量成形 [1] Dai Kun, Wang ZR, Fang Yi. CNC incremental sheet formi 工艺研究[].锻压技术2006(5):133-135 The Researc h of Incremental Forming by scaling the path SHAO XIng-bin, GAO Jin-zhang JIA Li-li, TANG Yan (1. Southeast University, Jiangsu Nanjing, 211189) (2. Nanjing Institute of Technology, Jiangsu Nanjing, 211167, China) Abstract: Taking incremental forming of wall cylinder parts as an example, it puts forward a met hod of scaling the path to form. Based on the path got from the experimentation, parts with different sizes can be formed by scaling the path. It analyzes the discipline of thickness change, proves the feasi bility Key words: Incremental Forming; Process Path; Wall Cylinder Parts; Scale 91994-2009ChinaAcademicJOurmalElectronicpUblishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 5 最优参数实验组合抗压曲线 工艺参数对制件抗压强度影响程度的大小 ,其中激 光功率对制件抗压强度影响最大 ,其次依次是扫描 间距、铺粉厚度、扫描速度。最后通过实验结果分 析得出最优工艺参数。对最优工艺参数条件下烧 结的制件进行抗压性能测试 ,验证了分析结果的正 确性。研究结果对 SLS 覆膜砂新产品的开发成形 有较深远的指导意义 ,从根本上解决了覆膜砂成 形产品中由于参数原因造成产品抗压效果差的问 题。本文在科研方面为快速成形参数的进一步研 究提供了参考。 参考文献 : [ 1 ] Chua Chee Kai ,Leong Kan Fai. Rapid Prototyping : Principles & Applications in Manufacturing[ M]. Singapore :World Scien2 tific ,1997 :2 - 25. [2 ] 朱林泉 ,白培康 ,朱江淼. 快速成形与快速制造技术[ M ]. 北 京 : 国防工业出版社 ,2003 :12 - 91. [3 ] 王运赣. 快速成形技术[ M ]. 武汉 :华中理工大学出版社 , 1999 :50 - 59. [ 4 ] 汪 苏 ,徐海然 ,薛忠明. SLS 快速成形技术中激光加工参数 对制件性能的影响[J ]. 中国机械工程 ,2003 ,14 (17) :1 - 3. [5 ] 黄卫东 ,江开勇. SLS 成形工艺参数对制件密度影响的实验 研究[J ]. 机床与液压 ,2007 ,35 (10) :2 - 4. [ 6 ] 覃丹丹 ,白培康 ,党惊知. 激光快速成形用覆膜砂工艺参数研 究[J ]. 热加工工艺 ,2007 ,36 (5) :1 - 3. [ 7 ] 于亚丽. 如何运用极差判断分析方法准确度[J ]. 松辽学刊 (自然科学版) ,1999 ,8 (3) :1 - 2. Research on The Compressive Resistance of Coated Sand Pattern In Selective Laser Sintering Li Wei - rong 1 , WU Xiao - yu 1 , L IAN G Xiong 2 (1. Shenzhen University , Guangdong Shenzhen , 518060 ,China) (2. Kunming University , Yunnan Kunming , 650118 , China) Abstract :It mainly researches the laser sintering rapid prototyping on coated sand , gives the detail on analysis of the influence of the laser power , scanning speed , scanning space , sintering thickness on the compressive re2 sistance of the pattern and the best sintering parameters. The result of the experiment shows that the method can improve the compressive resistance of the pattern. Key words :Rapid Prototyping ; Coated Sand ; Compressive Resistance ; Sintering Parameters (上接第 69 页) 形件。试验表明 ,在板料增量成形 中可以通过缩放路径的方法来成形高径比相同直 径小于原筒形件的工件 ,其壁厚的变化基本一致 , 而成形工件壁厚均匀性可以通过增加工具路径的 道次、优化路径规划的方法来得到提高。路径缩放 的方法有利于用板料增量成形工艺快速成形特性 的发挥 ,其缩放比例和范围还有待进一步研究。 参考文献 : [ 1 ] Dai Kun , Wang Z R , Fang Yi. CNC incremental sheet forming of an axially symmetric specimen and the locus of optimization [J ]. Materials Processing Technology , 2000 , 102 ( 1) : 164 - 167. [ 2 ] 邹建华 ,莫健华 ,黄树槐 ,等. 薄板无模分层成形技术[J ]. 新 技术新工艺 ,2001 (7) :34 - 35. [ 3 ] 毛 锋 ,莫健华 ,黄树槐. 金属板材数控无模成形机及其应用 程序开发[J ]. 锻压机械 ,2002 (2) :38 - 41. [ 4 ] 莫健华 ,丁 勇 ,黄树槐. 金属板材数控单点渐进成形加工轨 迹优化研究 [J ]. 中国工程机械 , 2003 , 14 ( 24) : 2 138 - 2 140. [ 5 ] 贾俐俐 ,高锦张 ,郑 勇 ,等. 金属直壁筒形件数控增量成形 工艺研究[J ]. 锻压技术 ,2006 (5) :133 - 135. The Research of Incremental Forming by Scaling the Path SHAO Xing - bin 1 , GAO Jin - zhang 1 ,J IA Li - li 2 ,TAN G Yan 1 (1. Southeast University , Jiangsu Nanjing , 211189) (2. Nanjing Institute of Technology , Jiangsu Nanjing , 211167 , China) Abstract :Taking incremental forming of wall cylinder parts as an example , it putsforward a method of scaling the path to form. Based on the path got from the experimentation , parts with different sizes can be formed by scaling the path. It analyzes the discipline of thickness change , proves the feasibility. Key words :Incremental Forming ; Process Path ; Wall Cylinder Parts; Scale ·应用研究· 李伟荣 伍晓宇 梁 雄 对 SLS 覆膜砂制件抗压强度的研究 73