电子束选区熔化成形316L不锈钢的工艺研究

摘要

电子束选区熔化是一种利用电子束逐层熔化金属粉末制造三维实体零件的增材制造技术,在航空航天、医学植入体等领域有很好的应用前景。利用316L不锈钢粉末为材料,研究粉末熔化阶段电子束功率恒定、单遍扫描对成形件上表面粗糙度的影响。发现电子束功率P与扫描速度v的比值是影响上表面形貌的关键因素,随着P/v值的增加,上表面形貌由网结状变化为沟壑状,同时粉末材料的飞溅增加。研究上表面形貌随成形高度增加而演变的过程,发现形貌随高度增加不断恶化,并解释了形貌恶化的原因。提出电子束功率递增、多遍扫描的方法,先用低功率电子束使粉末材料熔化聚球但不飞溅,再用大功率电子束使材料重新熔化并充分流动、浸润。这种方法改善了成形件上表面的形貌,表面粗糙度Ra小于8μm,获得的组织均匀细密,致密度高达99.96%。相对于单遍扫描,多遍扫描不会造成主要元素的额外烧损。