工业3D打印机：SLM 成形件性能之残余应力

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     SLM 金属3D打印成形件性能主要包括残余应力、残余应变、显微组织、机械性能。下面，工业3D打印机华曙高科就针对SLM 金属3D打印成形件性能的残余应力进行一个简单说明。

    金属粉末在 SLM 成形过程中因温度梯度产生热应变和残余应力，影响成形过程。Kruth J. P.等研究了铁基混合粉末在不同扫描策略下的SLM 金属3D打印成形过程因温度梯度产生热应变。不过，粉末成形过程中的温度场、热应力场还有待研究。
    Abe F.等的研究结果表明：翘曲、裂纹、热应力、表面粗糙、不希望有的显微组织等问题，主要是由于成形过程中激光作用下的快热快冷（淬火）所致。为此，提出了双激光（CO2、Nd-YAG）扫描系统方案。CO2 激光光斑相对YAG 激光光斑的位置有零偏移（同心）、正偏移（预热）、负偏移（退火）三种。在CO2 激光的退火作用下，可降低冷却速度和残余应力，减少应变。
    Osakada K.等研究了有限元模拟单层成形内的应力分布。提出减少残余应力的方法：
    1、镍基伞齿轮模具表层存在残余拉应力，经700℃回火处理约1 小时，残余应力可减少70%；
    2、每一层扫描完后用低功率激光能量重扫描一次，可减少残余拉应力55%；
    3、基板加热到160℃，可减少残余拉应力40％。
    另外，工业3D打印机华曙高科指出，通过增加装备的性能（预热装置、双激光系统）及后处理，对减少成形件的残余应力、提高机械性能具有重要的意义。
Mercelis P.等研究了不锈钢316L粉末的矩形块体成形件的残余应力分布。残余应力分布测试结果表明：成形件残余应力分布范围广；在成形件的顶部、底部存在大的拉伸应力分布，中间存在大的压应力分布；残余应力分布主要取决于材料属性、成形件和基板高度、激光扫描策略、加热条件。
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