18、粉末床熔融工艺的参数、能量与粉末处理

粉末床熔融工艺的参数、能量与粉末处理

1. 工艺参数概述

在粉末床熔融（PBF）工艺中，选择最优的工艺参数对于生产出令人满意的零件至关重要。这些参数大致可分为以下四类：
- 激光相关参数 ：包括激光功率、光斑大小、脉冲持续时间、脉冲频率等。
- 扫描相关参数 ：如扫描速度、扫描间距和扫描模式。
- 粉末相关参数 ：涵盖颗粒形状、大小和分布、粉末床密度、层厚、材料特性等。
- 温度相关参数 ：有粉末床温度、粉末进料器温度、温度均匀性等。

需要注意的是，这些参数大多相互依赖且相互影响。例如，所需的激光功率通常会随着材料熔点的升高和粉末床温度的降低而增加，同时也会因粉末床的吸收率特性而有所不同，而吸收率又受材料类型以及粉末的形状、大小和堆积密度的影响。

2. 扫描模式与应力积累

PBF 机器一般配备两个检流计（分别用于 x 轴和 y 轴运动）。扫描通常有两种模式，即轮廓模式和填充模式。在轮廓模式下，会扫描特定层的零件横截面轮廓，这主要是为了保证零件周边的精度和表面光洁度。其余的横截面则采用填充模式进行扫描，常见的填充模式是光栅扫描技术，即一个轴按激光扫描宽度逐步移动，另一个轴在正在成型的零件上连续来回扫描。有时填充区域会细分为条纹（每层依次扫描每个条纹并旋转条纹角度）或方块（每个方块单独处理），还会采用随机扫描来避免扫描产生的残余应力出现特定方向。对于金属零件，通常采用条纹或基于方块（棋盘格）的扫描策略；而对于聚合物和其他低温加工材料，一般采用简单的光栅图案对整个零件进行扫