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影响激光选区熔化3D打印质量的工艺参数优化研究
激光选区熔化3D打印（LaserSelectiveMelting,LSM）技术是一种将粉末材料逐层溶化成型的先进制造技术。由于其能够制造复杂形状的零件、高精度和真实性，LMS技术在制造领域中得到了越来越广泛的应用。然而，LSM打印零件的制造质量和打印效率与工艺参数的优化密切相关。本文旨在探讨激光选区熔化3D打印技术中的工艺参数优化对于打印质量的影响，并提出一些基于实验结果的可行性建议。
1.工艺参数对于LSM打印质量的影响
工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描线间距、粉末厚度、扫描策略等。这些参数对于打印质量有着不同的影响。
（1）激光功率
激光功率决定了加热速率和加热深度。高功率激光能够加速材料的加热过程，但过高的功率会使得打印物表面出现质量问题，如表面融洞和裂纹。因此，激光功率应在一定范围内进行调整。
（2）扫描速度
扫描速度是指激光光斑在工作面上移动的速度。过高或过低的扫描速度都会影响到打印物的质量。如果扫描速度过高，激光光斑瞬间移动，使物体接受的加热不均匀，容易出现裂纹。如果扫描速度过低，则激光光斑在同一位置停留时间过长，容易出现过烧或不完全熔化的现象。
（3）扫描线间距
扫描线间距是指每条扫描线之间的距离。扫描线间距会影响到打印物的气孔率、密度和强度。当扫描线间距过大时，打印物表面会出现棱角，气孔率会增加，使得强度下降。当扫描线间距过小时，则可能出现材料堆积现象，也会影响到打印物的质量。
（4）粉末厚度
粉末厚度会影响到LSM打印物的长周期性缺陷。当粉末厚度过大时，会使得打印物表面不平整，失去一部分细节和定义。当粉末厚度过小时，会增加打印时间，也可能影响到打印物的表面质量。
（5）扫描策略
扫描策略是LSM打印物的核心部分，也会影响到打印质量。根据打印物的结构和形状，扫描策略有许多种方式，如双向扫描、螺旋扫描、Z字形扫描等。正确选用合适的扫描策略能够最大限度地提高打印物的质量和精度。
2.工艺参数优化方法
在LSM打印过程中，工艺参数的优化是必要的，可以通过实验方法来确定最优参数。具体方法如下：
（1）制作实验样品
首先，需要选择合适的粉末、外围环境、激光扫描仪等设备。然后，根据需求打印出多个小型实验样品，在不同的工艺参数下进行打印，以观察其质量和性能表现。
（2）分析实验结果
通过实验数据的对比和分析，确定最优的工艺参数组合。比如，在不同的扫描速率和功率组合下，测量打印件的密度和力学性能以及表面粗糙度等指标。最终选择出最佳参数组，以实现最佳的打印效果和质量。
3.实验结果及建议
以不同参数组合的扫描速率和功率为例，通过实验测量打印物的质量参数。实验结果显示，在最佳的参数下，LSM打印物的密度可以达到97%以上，强度提高了近10%。但在过高的功率和速率组合下，打印物会出现较多的气孔和裂纹。因此建议，通过实验找到最佳参数，以获得最佳的打印结果。在实际操作中，还可以优化扫描线间距、粉末厚度和扫描策略等参数。
总之，工艺参数是影响LSM打印过程的关键因素。在实际制造中，为了获得高质量、高效率的LSM打印物，合理地优化工艺参数组合和参数选取至关重要。从而实现高效、高精度、高质量、低成本的制造过程。