激光3D打印過程中,影響試樣的形貌特征、累積高度的參數不僅包含氣體參數,也包含脈沖激光的參數。相比于連續激光,脈沖激光參數眾多,包括激光脈沖峰值功率、激光脈沖寬度、激光脈沖頻率、離焦量、加工速度等參數。這些參數以各種方式影響著激光3D打印成形質量。
為了獲得一套更好的激光3D打印參數,并結合之前的實驗經驗,采取分批對參數進行優化的方法。首先,激光掃描速度這一項沿用之前的實驗經驗所確定的參數,不參與本次優化實驗。然后,將激光峰值功率和激光脈沖寬度這兩個因素進行均勻實驗設計,采用2因素5水平均勻實驗設計表設計實驗,以激光3D打印之后的樣品的高度和形貌特征為評判依據選取最優。實驗時采取上一節氣體參數優化實驗中的最優氣體參數組合。最后,對離焦量進行單因素5水平實驗,同樣以激光3D打印之后的樣品的高度和形貌特征為評判依據選取最優。
試驗通過采用不同的參數進行實際的激光3D打印制造試樣,以沉積層高度和形貌特征作為評價標準,尋求激光峰值功率和激光脈沖寬度的最佳參數。全部試樣的前端(加工起始點)都出現了斜面,推測造成斜面現象是由于兩方面原因造成的。一方面加工起始點也是加工循環的轉折點,試樣在運動到這個位置的時候運動方向調轉,造成兩個端點的區域加工過程不穩定。另一方面加工起始點激光會重新出光,有一個極小的區域沒有激光覆蓋到,從而影響該區域的粉末沉積。在經過90層的積累之后,這個極小區域被逐層放大形成斜面。
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