49、增材制造中建筑方向与温度对材料性能的影响

增材制造中建筑方向与温度对材料性能的影响

建筑方向对DMLS制造Inconel 718样品性能的影响

在增材制造领域，建筑方向对材料性能有着显著的影响。以DMLS制造的Inconel 718样品为例，我们来详细探讨建筑方向对其表面粗糙度和显微硬度的影响。

表面粗糙度的测量与分析

表面粗糙度是衡量表面纹理不规则程度的指标，通过表面纹理的偏差来测量。在增材制造（AM）过程中，表面粗糙度的变化主要是由于先前沉积层的重熔，这是由于特定区域热流的变化所导致的。
为了研究建筑方向对表面粗糙度的影响，我们测量了0°、45°和90°三种建筑方向，在沿建筑方向距离基板10、20、40和80的位置处的平均表面粗糙度（Ra）值，单位为µm。结果发现，不同建筑方向的表面粗糙度存在显著差异，具体如下表所示：
| 建筑方向 | Ra (µm) |
| ---- | ---- |
| 0° | 0.6456 ± 0.030 |
| 45° | 0.5860 ± 0.050 |
| 90° | 0.4286 ± 0.018 |

从数据中可以看出，0°方向的表面粗糙度最高，而90°方向的表面粗糙度最低。这是因为在制造过程中，不同建筑方向的热流速率不同，导致沉积层之间的热量传递和凝固过程存在差异，从而产生了不同程度的孔隙和裂纹，影响了表面粗糙度。

在大多数情况下，表面粗糙度是一种不理想的特性。因为粗糙的表面容易产生微裂纹，这会使部件在承受载荷时变得更脆弱。因此，制造商在选择建筑方向时，需要考虑表面粗糙度对部件性能的影响。

下面是建筑方向与表面粗糙度关系的流程图：