摘要
选择性激光烧结技术（SLS）作为一种增材制造技术，具有成型材料应用面广、材料利用率高、工艺简单等特点，能在短时间内烧结出复杂的零部件，因而越来越受到现代加工制造业的青睐。但在SLS成型过程中成型件的收缩和翘曲变形将导致成型质量变差，且成型件的变形程度与激光烧结前粉末的密度和预热温度场有直接的关系。因此，针对以上问题，本文研究铺粉和预热的工艺参数对粉末密度和预热温度的影响规律，优化相应的参数，提高粉层的密实性和预热温度场的均匀性，降低成型件的收缩和翘曲变形程度，提高成型件的质量。具体的研究内容如下： 首先，铺粉装置工艺参数对粉末密度的影响规律研究。通过对铺粉装置的运动学分析，建立粉末颗粒在铺粉辊作用下的受力模型，根据该模型的理论分析，研究铺粉辊的半径尺寸、粗糙度、自转方向、速度大小及刮板与铺粉辊的平移速度大小等对铺粉质量的影响规律，利用EDEM软件仿真铺粉过程，分析各参数对铺粉密度的影响。 其次，粉末预热温度场的特性研究。提出一种综合采用灯管热辐射和加热带热传导预热金属粉末的方法。建立灯管对粉末层的热辐射模型，分析灯管对粉末层表层的热辐射作用，将灯管对粉末层表层热辐射问题抽象为三维空间内的面面辐射问题，依据辐射换热理论，引入角系数参数描述粉末表层吸收灯管散发辐射能的比例；利用圆筒状型腔内粉末沿任意一个直径方向具有对称性的特性，将加热带对粉末层热传导过程简化为沿径向的一维导热，分析加热带对粉末的热传导模型，计算粉末层沿径向不同位置处的温度值；引入温度场均匀性系数反映在灯管热辐射和加热带热传导综合作用下粉末层预热温度场的均匀性。针对粉末预热模型的不确定性，采用模糊算法进行预热温度值的控制，提高预热温度控制的自适应性。 最后，实验验证。完成铺粉模块，激光控制模块，预热温度控制模块的软硬件设计；通过铺粉实验、预热温度场均匀性及温度值控制实验，验证了理论分析的正确性。
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