激光快速成形金屬零件的殘余

激光快速成形技術(shù)是近幾年國(guó)際上廣泛關(guān)注的一種先進(jìn)的實(shí)體自由成形技術(shù)，能夠直接成形高性能的致密金屬零件，具有無(wú)模具、短周期、低成本、市場(chǎng)響應(yīng)快等特點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要分析了激光快速成形件殘余應(yīng)力的形成機(jī)理及分布規(guī)律，概述了殘余應(yīng)力對(duì)成形件力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)尺寸、實(shí)際使用等方面的影響，探討了實(shí)驗(yàn)測(cè)定殘余應(yīng)力的方法及調(diào)整和消除殘余應(yīng)力的有效手段等。  

   激光快速成形技術(shù)是一種基于激光熔覆的迭層制造技術(shù)，它將快速原型技術(shù)（RP）自由成形的優(yōu)點(diǎn)與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)、致密金屬零件的直接成形，具有高柔性、短周期、低成本、市場(chǎng)響應(yīng)快等特點(diǎn)，是一種將材料技術(shù)與制造技術(shù)有機(jī)融為一體的“新材料設(shè)計(jì)、新材料制備與近凈成形高性能復(fù)雜零件快速成形一體化”新技術(shù)。激光快速成形以高能激光束作為移動(dòng)熱源，一方面，激光快速加熱冷卻為材料加工提供了常規(guī)手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)的極端非平衡條件，使成形件具有細(xì)小、致密的組織和優(yōu)異的綜合性能；但另一方面，局部熱輸入造成的不均勻溫度場(chǎng)必然引起局部熱效應(yīng)，表現(xiàn)在熔池在凝固及隨后冷卻過(guò)程不一致，從而在成形件中形成殘余應(yīng)力和變形。殘余應(yīng)力作為一種內(nèi)應(yīng)力，不僅對(duì)成形件的靜載強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能等有不利影響 ，而且也影響結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性和成形精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接引發(fā)裂紋缺陷。成形件一旦出現(xiàn)裂紋，成形過(guò)程將被迫終止，同時(shí)已成形的金屬零件只能報(bào)廢處理，這將大大增加制造成本。因此，要充分發(fā)揮激光快速成形技術(shù)的優(yōu)越性，提高成形零件綜合質(zhì)量，研究激光快速成形過(guò)程殘余應(yīng)力的形成機(jī)理和分布特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)于激光快速成形過(guò)程中殘余應(yīng)力的研究國(guó)外已開(kāi)始有報(bào)道，而目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)有這方面的研究報(bào)道。本文初步分析了激光快速成形過(guò)程的殘余應(yīng)力問(wèn)題，為精q描述和控制激光快速成形過(guò)程中殘余應(yīng)力分布提供基礎(chǔ)。

殘余應(yīng)力的形成機(jī)理與分布特性

   激光快速成形屬于材料熱加工過(guò)程，它以高能激光束作為移動(dòng)熱源，局部熱輸入產(chǎn)生的局部熱效應(yīng)將導(dǎo)致一定殘余應(yīng)力和變形。這主要是是激光束與材料相互作用形成的熔池經(jīng)歷快速加熱、熔化和快速冷卻、凝固變化，必然產(chǎn)生不均勻熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，結(jié)果引起不均勻塑性變形而形成殘余應(yīng)力。具體是激光快速成形過(guò)程能量非常集中，熔池及其附近部位以遠(yuǎn)高于周圍區(qū)域的速度被急劇加熱，并局部熔化。這部分材料因受熱而膨脹，而熱膨脹受到周圍較冷區(qū)域的約束，產(chǎn)生(彈性)熱應(yīng)力。同時(shí)，由于受熱區(qū)域溫度升高后屈服極限下降，部分區(qū)域的熱應(yīng)力值會(huì)超過(guò)其屈服極限，因此，熔池部分會(huì)形成塑性的熱壓縮，冷卻后就比周圍區(qū)域相對(duì)縮短、變窄或減小，同時(shí)由于熔覆層凝固冷卻時(shí)受到基材冷卻收縮的約束，從而在熔覆層中形成殘余應(yīng)力。因此，激光快速成形過(guò)程產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因主要?dú)w結(jié)于以下兩方面:  

   1.由于局部熱輸入造成溫度分布不均勻，使得熔池及周圍材料產(chǎn)生熱應(yīng)力，在冷卻和凝固時(shí)相互制約而引起局部熱塑性變形，進(jìn)而產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力;

   2.由于熔凝區(qū)存在溫度梯度且冷卻速率不一致，熔池材料在凝固時(shí)因相變體積變化不均及相變的不等時(shí)性產(chǎn)生的相變應(yīng)力，進(jìn)而引起不均勻塑性變形而形成相變殘余應(yīng)力（組織應(yīng)力）。成形件最終的殘余應(yīng)力往往是上述兩種原因的綜合結(jié)果。激光快速成形過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理冶金過(guò)程，殘余應(yīng)力的形成受諸多因素的影響同樣非常復(fù)雜，應(yīng)力大小和分布與熔覆粉材（種類、狀態(tài)）、基體（材料、狀態(tài)）、成形路徑、成形尺寸及工藝參數(shù)的選取等密切相關(guān)，一般為三維殘余應(yīng)力。

3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)

激光打標(biāo)機(jī)在標(biāo)志標(biāo)識(shí)雕刻方面的應(yīng)用

眾所周知，每件產(chǎn)品在投放市場(chǎng)后固定在產(chǎn)品上用來(lái)向用戶展示廠家標(biāo)識(shí)、品牌區(qū)分、產(chǎn)品參數(shù)等信息的提示牌。其又稱為標(biāo)牌，主要用來(lái)標(biāo)識(shí)生產(chǎn)廠家信息及產(chǎn)品額定工作情況下的一些基本技術(shù)數(shù)據(jù)，以供用戶正確使用而不致?lián)p壞激光設(shè)備。銘牌的制作材料有金屬類和非金屬類，金屬類有鋅合金、銅、鐵、鋁、不銹鋼等，其中以鋁制材料在實(shí)際應(yīng)用中較多，這是因?yàn)殇X制材料加工出來(lái)的標(biāo)牌效果相對(duì)要美觀，而且材料耐磨損，不易生銹。

作為產(chǎn)品唯y有x的“身份編碼”其重要性不言而喻，例如產(chǎn)品型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批次、生產(chǎn)日期等信息的標(biāo)記，尤其在大規(guī)模生產(chǎn)中也需要對(duì)成千上萬(wàn)的不同金屬銘牌進(jìn)行編號(hào)區(qū)分。如何能夠高效的完成這一切？不得不說(shuō)對(duì)于激光打標(biāo)機(jī)而言這一切都將不再是難題。傳統(tǒng)標(biāo)記方式打出的標(biāo)識(shí)表面較粗糙不美觀，且耗時(shí)長(zhǎng)，而采用激光打標(biāo)機(jī)就可以避免這類弊端，激光標(biāo)識(shí)對(duì)比度好、表面光滑、精度高，速度快，使產(chǎn)品看上去更有檔次。

如今，激光打標(biāo)機(jī)現(xiàn)已成為產(chǎn)品標(biāo)識(shí)的一種常用技術(shù)，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。那么打標(biāo)速度快、效果精細(xì)、適應(yīng)性強(qiáng)以及免維護(hù)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使激光打標(biāo)機(jī)迅速成為標(biāo)記賦碼的不二選擇

3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)3D動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)

生產(chǎn)日期標(biāo)簽采用激光標(biāo)記與傳統(tǒng)標(biāo)記相比有哪些優(yōu)勢(shì)

      在購(gòu)買商品時(shí)，我們會(huì)通過(guò)外包裝的生產(chǎn)日期來(lái)判斷商品是否在保期質(zhì)內(nèi)來(lái)作為識(shí)別其安全的一個(gè)方法。外包裝上生產(chǎn)日期可以采用傳統(tǒng)的方式，如氣動(dòng)標(biāo)記，絲網(wǎng)印刷、化學(xué)腐蝕等標(biāo)記手段,由于傳統(tǒng)標(biāo)記加工具有不環(huán)保，易摩擦掉等弊端，所以現(xiàn)在眾多行業(yè)正在逐步進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，摒棄原來(lái)的加工方式采用現(xiàn)在的先進(jìn)加工手段進(jìn)行加工生產(chǎn)。

      像現(xiàn)在的激光應(yīng)用手段就是其中的一種，由于激光加工有著傳統(tǒng)手段所無(wú)法替代的優(yōu)越性，在現(xiàn)在的一些精密加工以及特殊的行業(yè)往往有著與傳統(tǒng)行業(yè)加工不一樣的效果。而現(xiàn)在的激光標(biāo)記，在標(biāo)記的過(guò)程中具有標(biāo)記精密度高、標(biāo)記速度快、字跡有質(zhì)感而且持久，沒(méi)有機(jī)械效應(yīng)，不僅維護(hù)成本低，而且使用壽命長(zhǎng)，這些優(yōu)點(diǎn)都是現(xiàn)在傳統(tǒng)加工手段所無(wú)法媲美的?，F(xiàn)在的激光打標(biāo)機(jī)結(jié)合了現(xiàn)在的電子、計(jì)算機(jī)、精密機(jī)械、光學(xué)、激光等技術(shù)手段，利用激光進(jìn)行生產(chǎn)日期標(biāo)簽的標(biāo)記，更是現(xiàn)在包裝加工制造的又一次飛躍，讓現(xiàn)在的包裝加工生產(chǎn)邁向了新的臺(tái)階。激光標(biāo)記的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)如下：

1、由于通過(guò)激光標(biāo)記后，加工表面的物質(zhì)發(fā)生剝離，因此不容易磨損，可以保持信息的y久標(biāo)記。

2、同時(shí)現(xiàn)在的激光加工還可以賦予現(xiàn)在產(chǎn)品獨(dú)y無(wú)二的生產(chǎn)日期標(biāo)簽，傳統(tǒng)的加工難以達(dá)到這樣的加工效果，這樣不僅有利于產(chǎn)品的追溯，還有利于產(chǎn)品的防偽標(biāo)識(shí)。

3、在加工的過(guò)程中不需要消耗耗材，也不需要擔(dān)心由于絲印和腐蝕等加工手段帶來(lái)的污染，

4、極大的提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)在加工的無(wú)d無(wú)公害制造。

5、還有利用現(xiàn)在的激光標(biāo)記生產(chǎn)日期標(biāo)簽，由于在加工過(guò)程中，通過(guò)軟件控制信息標(biāo)識(shí)，可以自定義標(biāo)記的圖案文字，同時(shí)還可以利用軟件自動(dòng)生成下一個(gè)標(biāo)記標(biāo)簽信息，保證了加工過(guò)程中的不重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了j確靈活操作。

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