金屬增材制造工藝制訂與實(shí)施 課件 項(xiàng)目三 打印制作液壓歧管·任務(wù)三

項(xiàng)目三打印制作液壓歧管THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)。《金屬增材制造工藝制訂與實(shí)施》教材課件任務(wù)三實(shí)施打印與控制任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能將打印程序快速傳輸?shù)皆霾脑O(shè)備中；2.能掌握YLM328金屬增材打印液壓歧管的基本操作；3.能合理的配備打印粉末，熟練添加或清理粉末；4.能熟練掌握設(shè)備基本調(diào)試操作，包括刮刀、工作臺等的合理間隙；5.能有效監(jiān)控打印過程，并采取合理處置措施。任務(wù)三實(shí)施打印與控制【打印過程及說明】（見表3-3-1）表3-3-1金屬打印步驟說明表步驟說明及圖示（一）打印前檢查與確認(rèn)1.操作前穿戴好防護(hù)服，戴口罩（內(nèi)側(cè)為普通口罩，外側(cè)為防毒口罩）、帶上一次性手套、防靜電手環(huán)，并整理好袖口。任務(wù)三實(shí)施打印與控制2.在前面切片環(huán)節(jié)已經(jīng)通過模型和材料規(guī)格完成了對設(shè)備型號的選擇。在本環(huán)節(jié)打印前仍需要再次確認(rèn)設(shè)備規(guī)格型號，本次打印模型尺寸為124*48*56mm，材料為316不銹鋼，因此需要YLM328設(shè)備進(jìn)行打印。3.現(xiàn)場對打印設(shè)備進(jìn)行打印前檢查與確認(rèn)，包括冷水機(jī)循環(huán)水位是否處于安全高度值；設(shè)備所在車間的環(huán)境溫度保持在（25±5）℃，濕度小于75%。確保順利完成本次打印任務(wù)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（二）啟動設(shè)備1.首先打開電源總開關(guān)，讓所有設(shè)備通電。接著打開冷水機(jī)電源開關(guān)，確保冷水機(jī)處于制冷狀態(tài)。打開循環(huán)過濾器電源開關(guān)，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。打開金屬打印機(jī)電源開關(guān)。

2.啟動金屬打印機(jī)內(nèi)置電腦，打開配套操作軟件。任務(wù)三實(shí)施打印與控制任務(wù)三實(shí)施打印與控制（三）預(yù)制惰性氣體1.打印的過程中需要不斷往打印室內(nèi)部充入惰性氣體，以此來保證打印層不被氧化。材料不同，需要的惰性氣體也不相同。316不銹鋼粉末可以用

氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體使用。制氮機(jī)在開啟之前需要先打開空氣壓縮機(jī)，并保證壓縮氣壓為0.5-0.8MPa。

2.根據(jù)要求順序按下開關(guān)運(yùn)行制氮機(jī)，制氮機(jī)運(yùn)行后需要一定的時(shí)間氮?dú)饧兌炔拍苓_(dá)到99.99%，后方可進(jìn)行打印操作。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（四）打印前清理2.進(jìn)行粉缸內(nèi)的粉末清理。進(jìn)行整個打印艙內(nèi)部的粉末清理工作，包括各構(gòu)件、傳動機(jī)構(gòu)、各部位死角清理等。3.清理完打印室內(nèi)粉末后，需要用無塵布蘸酒精擦拭振鏡保護(hù)鏡，擦拭的手法為由里向外，順時(shí)針螺旋擦拭。1.打印前要先完成對設(shè)備粉末的清理工作，應(yīng)該從上而下，從里到外順序進(jìn)行。首先進(jìn)行的是成型缸內(nèi)的粉末清理（各個缸室的清理都包括掃、吸、擦三步）。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（五）配制粉末材料1.打印前要提前完成粉末的配置，二次使用的粉末進(jìn)行必要的篩粉與過濾。二次使用粉末在使用前需要達(dá)到一定的混合比例，一般都要加入1/3的新粉，保證粉末的粒度和純度，該項(xiàng)操作也是打印成功的必要保障。4.最后進(jìn)行周圍環(huán)境衛(wèi)生清理工作。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（六）添加粉末1.把配置好的粉末先灌裝到加粉筒，利用到的工具有鏟子、漏斗等，灌裝粉末時(shí)一定要穿戴必要的防護(hù)用具，如靜電衣、防塵面具、防靜電手環(huán)等。2.利用加粉筒把設(shè)備的粉缸加滿。加粉時(shí)需要把所有接口關(guān)閉，安裝到位后再打開,方便落粉。2.新粉和二次使用的粉末都需要烘干，并且保證干燥度到達(dá)98%以上。粉末的干燥度影響著粉末的流動性，粉末流動性的好壞決定落粉或鋪粉的效果，最終影都將響打印成敗。任務(wù)三實(shí)施打印與控制任務(wù)三實(shí)施打印與控制（七）更換、調(diào)平基板1.根據(jù)打印材料不同，選擇相應(yīng)基板材料。本項(xiàng)目打印粉末為316不銹鋼，選擇的基板材料為45#或不銹鋼板。任務(wù)三實(shí)施打印與控制2.固定前需要將基板和打印艙底面調(diào)平，如基板的平面度不高，可以采用在基板下面墊調(diào)高墊片。3.找好水平后，利用六方扳手通過螺母固定，把打印基板安裝在成型缸底部，和成型缸地面平齊。4.固定后，使基板向上移動1mm,保證激光焦距最佳位置。因?yàn)檎{(diào)整焦距位置是在基板上1mm處調(diào)整的，所以基板上1mm處為最佳焦距。（八）更換刮條、調(diào)整刮刀1.利用扳手將整個刮刀全部拆下，清理刮刀上的殘留粉末和雜質(zhì)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制2.用剪刀裁剪汽車雨刮條最前面的橡膠部分，裁剪要均勻，大小合適。3.將裁剪好的刮條安裝到刮刀下部，觀察橡膠條是否垂直于鎖緊端面，不垂直要進(jìn)行調(diào)整，最后鎖緊螺母使其牢固。4.將刮刀裝回到設(shè)備相應(yīng)位置，并配合塞尺，調(diào)節(jié)刮條相對于基板的位置，使左右間隙合適。（0.03mm左右）任務(wù)三實(shí)施打印與控制（九）鋪粉、調(diào)整打印基板（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境1.通過操作控制系統(tǒng)，完成刮刀撞粉、粉筒落粉和刮刀前后擺動參數(shù)設(shè)置，使落粉粉量合適，使刮刀前后擺動范圍合適。2.通過觀察粉層厚度與均勻程度，調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)刮刀和基板高度，完成鋪粉工作。1.關(guān)閉打印室倉門。2.打開惰性氣體電磁閥，打開設(shè)備洗氣閥，充入惰性氣體，降低氧含量。當(dāng)室內(nèi)氧含量達(dá)到0.2以下可以開始打印。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十一）導(dǎo)入模型打印程序（十二）運(yùn)行程序1.打開底板加熱，底板溫度設(shè)置為60°。1.在導(dǎo)入界面選擇后綴為cli格式的文件。2.通過預(yù)覽查看，檢查程序和首層的路線軌跡。3.查看當(dāng)前成型層和預(yù)計(jì)打印時(shí)間等。1.檢查各運(yùn)行環(huán)境參數(shù)包括：室內(nèi)氧含量、粉末余量、基板溫度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、水冷機(jī)狀態(tài)、過濾系統(tǒng)狀態(tài)等。2.以上參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，開始成型打印。任務(wù)三實(shí)施打印與控制

（十三）過程控制1.檢查鋪粉效果，查看整個基板的鋪粉情況，需要至少保證整個基板鋪粉正常，沒有缺粉情況。（由于下面有2-3mm的實(shí)體支撐，初始層可以再酌情考慮）2.檢查頂粉口的頂粉量，既不能太少，又不能太多。太少可能影響成型區(qū)域鋪粉效果，太多可能會浪費(fèi)粉末，減少鋪粉次數(shù)。3.檢查風(fēng)場方向和排塵效果，首先保證排風(fēng)和吸塵方向正確。其次能保證揚(yáng)塵能落到非打印區(qū)域或直接吸走。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十四）打印完成1.檢查掃描區(qū)域有無打印異樣，是否存在激光功率不足，支撐強(qiáng)度不足或過燒情況。1.打印完成后，界面顯示打印完成。2.關(guān)閉循環(huán)過濾系統(tǒng)變頻器。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十五）清粉取件1.打印結(jié)束后，為保證打印艙內(nèi)外溫度及氣壓的逐漸平衡，最好靜待一段時(shí)間后，再緩慢打開艙門。2.手動移動底板升出成型缸。1.用毛刷清理粉末，把多余粉末掃進(jìn)收分筒內(nèi)，用吸塵器對殘余粉末進(jìn)行最后清理。任務(wù)三實(shí)施打印與控制

（十六）關(guān)機(jī)4.用手風(fēng)器清理沉孔里粉末，拆除底板。1.關(guān)閉配套操作，金屬打印機(jī)內(nèi)置電腦關(guān)機(jī)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制2.關(guān)閉金屬打印機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉冷水機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉循環(huán)過濾器電源開關(guān)；關(guān)閉制氮機(jī)電源開關(guān)，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)電源開關(guān)；最后關(guān)閉電源總開關(guān)，使所有設(shè)備斷電。任務(wù)三實(shí)施打印與控制?知識加油站-SLM激光選區(qū)熔化打印的相關(guān)注意問題1.金屬打印“支撐”產(chǎn)生的情況分析一般來講與水平角度小于45°的部分需要添加加支撐結(jié)構(gòu)，這一部分通常稱為下表面，下表面的表面粗糙度通常會比垂直壁面和上表面更為粗糙。下方粉末導(dǎo)熱差，熔池冷卻速度變慢，導(dǎo)致下方粉末局部燒結(jié)，這部分燒結(jié)的粉末會粘在零件下表面。這時(shí)零件擺放就顯得尤為重要，它不僅能使任務(wù)零件性能優(yōu)化，甚至可以決定打印的成功與否。當(dāng)零件有多種擺放方式可選的情況，我們應(yīng)選擇可實(shí)現(xiàn)最理想化零件自身支撐擺放，以便盡可能的減少后期處理和降低加工成本。參考下圖（圖3-3-1）所示案例：圖3-3-1同一零件的不同擺放方式任務(wù)三實(shí)施打印與控制圖中從左起：（1）大懸臂，需要大量的支撐材料（顯示為藍(lán)色）；（2）修改設(shè)計(jì)，添加額外的錐形以減少支撐，結(jié)果可導(dǎo)致零件質(zhì)量增加，可能需要后處理加工，如線切割加工等；（3）傾斜45度，除了一個局部最低點(diǎn)外，大部分采用零件自身支撐，下表層和上表層將呈現(xiàn)出不同的表面粗糙度；（4）倒置，底面采用短支撐。加工時(shí)間縮短，但后期需要對支撐面進(jìn)行精加工；（5）緊密附著在粉末床上，留出適合線切割移除的毛坯余量，殘留應(yīng)力會比較大；（6）與前一種方式相似，但附著區(qū)域較少，減少了應(yīng)力累積。單從制造角度來看，這可能是最高效的設(shè)計(jì)。所以零件打印首先要確定零件的擺放，然后在確定的擺放位置的基礎(chǔ)上對零件進(jìn)行接下來的設(shè)計(jì)處理。2.增材制造零件的合理擺放分析由于粉末導(dǎo)熱性很差，激光打印熱量會聚集在懸臂部分下方粉末中，這部分粉末會融化的不充分，以至于這部分粉末附著在懸臂區(qū)域的底面，這會造成懸臂部分下表面的變形或者非常差的表面粗糙度。所以我們要生產(chǎn)精度要求高的零件時(shí)盡量使精度要求高或配合面放在上表面，或者考慮在精度要求高的地方添加余量，后期通過機(jī)加工來保證該特征的精度。

另一個要考慮的問題是零件相對于刮刀的擺放方向。當(dāng)添加一層新的粉末時(shí)，刮刀會在粉末床上鋪開粉末，粉末逐漸被刮刀擠壓以形成新的粉末層。當(dāng)材料被擠壓時(shí)會在粉末床上形成壓力波。該壓力波會與朝向刮刀方向傾斜的零件表面相互作用，向下擠壓粉末并向上擠壓零件的前邊緣。這可能會使零件鉤到刮刀上，導(dǎo)致加工失敗。雖然柔性刮刀會降低這種影響，但也不能確保萬無一失(參見圖3-3-2）。圖3-3-2同一零件的不同擺放方式任務(wù)三實(shí)施打印與控制因此，斜邊和支撐的擺放應(yīng)盡可能與刮刀成一定角度（如下圖3-3-3，右側(cè)擺放好于左側(cè)）。通過旋轉(zhuǎn)零件，壓力波現(xiàn)在能夠以傾斜的角度沖擊零件，因此降低了零件變形的可能性。如果無法通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置，或零件是旋轉(zhuǎn)對稱的，則可能需要添加支撐，而受影響的加工面只能進(jìn)行后期處理。圖3-3-3零件擺放應(yīng)與刮刀成一定角