選區(qū)激光熔化316L 掃描特征參數(shù)對(duì)表面形貌影響

朱春霞，邱渤杰

(沈陽(yáng)建筑大學(xué),沈陽(yáng),110168)

0 序言

選區(qū)激光熔化(selective laser melting,SLM)是激光增材技術(shù)的一種，以金屬或陶瓷粉末為原料，在激光的熔化作用下快速成形出具有高致密度的零件[1-2].316L 是常用的鐵基材料因?yàn)槌錾牧W(xué)性能與耐腐蝕性等.然而，該工藝下的零件表面常極為粗糙，影響應(yīng)用[3].鑒于SLM 成形過(guò)程的迅速性和微小性，不少研究者開(kāi)始建立激光熱源與金屬粉末的相互作用數(shù)值計(jì)算模型—介觀尺度模型，研究SLM 中工藝參數(shù)對(duì)熔道形貌特征的影響來(lái)合理調(diào)節(jié)掃描參數(shù)，以對(duì)成形件表面形貌進(jìn)行優(yōu)化[4].

在介觀尺度層面，基于離散元法的激光增材工藝介觀數(shù)值模擬中，最早由德國(guó)Carolin K?rner 等人[5]于2011 年基于二維玻爾茲曼模型實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)粉末熔化再凝固的過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè).然而，這僅是二維模型，無(wú)法對(duì)成形件的表面的三維形貌進(jìn)行模擬及實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證.后續(xù)的研究者主要焦距于三維化的基于離散元與流體體積法的介觀數(shù)值模型的合理性.吳宇車(chē)等人[6-7]以TC4 和H13 為例建立SLM 工藝下基于離散元法和流體體積法的三維介觀數(shù)值模型，對(duì)在不同功率和速度下的熔道形貌進(jìn)行研究，證實(shí)了數(shù)值模擬中加入蒸發(fā)反沖力模型的必要性；向羽等人[8]在基于離散元和流體體積法的介觀數(shù)值模擬中，加入蒸汽反沖力模型的情況下進(jìn)行TC4 的SLM 單熔道成形計(jì)算，有效得出了成形理想熔道形貌的工藝參數(shù)組合；單雨薇[9]對(duì)激光粉床增材的介觀模擬中的常被采用的多種熱源模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)表面熱源模型模擬下的熔池形狀相比體積熱源模型更加具有合理性.葉唯娟[10]從上述被逐漸完善的介觀數(shù)值模型出發(fā)，對(duì)兩種不同路徑的單層多道掃描進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有效熔寬的掃描間距和Z 形的掃描方式下能得到更為穩(wěn)定的溫度場(chǎng).Hen 等人[11]也在此類(lèi)介觀模型上對(duì)SLM 下的單層多熔道下的成形件熔道形貌特征進(jìn)行了研究，但未涉及到不同掃描間距對(duì)熔道形貌的影響性.

可見(jiàn)，當(dāng)前基于離散元和流體體積法的SLM介觀尺度數(shù)值模擬，大都局限于與單熔道成形效果有關(guān)的掃描工藝參數(shù)研究，即使有單層多道的數(shù)值相關(guān)研究，對(duì)不同掃描間距下成形的熔道形貌的關(guān)注也較少.SLM 的本質(zhì)是層層累積疊加成形，每一層皆由復(fù)數(shù)條單熔道掃描搭接而成，不同的掃描間距對(duì)于成形件的表面形貌必定存在較大影響，客觀上單熔道的數(shù)值模擬研究存在一定缺陷.文中也將基于離散元法和流體體積法，從單層雙道的角度出發(fā)，對(duì)316L 粉末的成形過(guò)程進(jìn)行瞬態(tài)過(guò)程的數(shù)值模擬及驗(yàn)證，從表面的熔道形貌和熔道寬度兩個(gè)方面，研究SLM 工藝下激光功率、掃描速度和掃描間距3 個(gè)掃描參數(shù)對(duì)成形件表面形貌特征的影響.

1 數(shù)值模型建立

數(shù)值模型的建立要符合基本的工藝過(guò)程，SLM 的基本工藝過(guò)程可分為粉末鋪設(shè)和激光掃描2 個(gè)階段.文中將直接建立粉末鋪設(shè)完成后的粉床模型和介觀層面下的瞬態(tài)的熔道成形模型.為能夠合理闡明SLM 工藝下的諸如熱傳導(dǎo)、蒸發(fā)、凝固、表面張力等效應(yīng)，在模型建立過(guò)程中需要一定簡(jiǎn)化假設(shè)，具體如下：①熔化流動(dòng)的金屬為不可壓縮牛頓流體；②所有不銹鋼粉末在單個(gè)上均為形貌均勻的球體；③不考慮蒸發(fā)帶來(lái)的質(zhì)量損失且氣液界面始終穩(wěn)定[12-13].

1.1 粉床模型

使用離散元模擬工具EDEM，建立單層堆積密度0.4，計(jì)算域?yàn)? 020 μm × 408 μm × 61.2 μm 的長(zhǎng)方體的球狀單層粉末局部堆積模型，該計(jì)算域的選擇滿(mǎn)足熔道設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬、粉末層的最高粉末顆粒高度以及后處理過(guò)程中對(duì)于成形過(guò)程物理現(xiàn)象的觀測(cè).球狀粉末D50 為30 μm 且在10～ 60 μm 范圍內(nèi)呈正態(tài)分布.使用只考慮顆粒間的法向與切向作用力Hertz-Mindlin(no slip)模型作為顆粒生成過(guò)程中的接觸模型[14].

1.2 熱源及熱量傳遞模型

SLM 工藝的熱源輸入是激光束，材料因激光所帶的自由光子與材料的原子碰撞被加熱.在數(shù)值模擬中[15-16]，激光通常被定義為移動(dòng)的高斯熱源，自由光子的熱量較低，易被反射難以穿透到材料表面以下較深的位置，因此在基于激光束的加熱模式中，采用平面熱源模型更具有合理性.

式中：A為粉末的熱量的吸收率；P為激光功率；R表示半徑為50 μm 的光斑其數(shù)據(jù)源于設(shè)備說(shuō)明；r為熔化區(qū)域任一點(diǎn)到激光中心距離.

在SLM 成形過(guò)程中，熱量交互行為主要有熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流、熱輻射和蒸發(fā)散熱.基本傳熱方程為

式中：ρ為材料密度；c為材料比熱；T為初始溫度；k為材料熱導(dǎo)率；qc為氣體的對(duì)流換熱；k?T為表面熱輻射.

在熔池的自由界面與上方保護(hù)氣體間存在的熱量交換邊界條件為

式中：qin為熔池自由界面上的熱流變化；hc為自然對(duì)流傳熱系數(shù)；εr為發(fā)射率；σs為斯特凡-玻爾茲曼常數(shù)；T為熔池上表面溫度；T0為環(huán)境溫度.

金屬粉末熔化發(fā)生蒸發(fā)散熱控制方程為

式中：M為材料摩爾質(zhì)量；R為 理想氣體常數(shù)；P0為環(huán)境壓力；Tlv為材料沸點(diǎn)；ΔH*為損失金屬蒸氣有效焓.

為簡(jiǎn)化研究模型和提高數(shù)值計(jì)算可靠性，文中未考慮熱力耦合問(wèn)題.由于熱量分布不均涉及到的熱變形涉及高度非線性的熱彈塑性問(wèn)題，同時(shí)殘余應(yīng)力的試驗(yàn)測(cè)試精度也難以得到準(zhǔn)確驗(yàn)證.

1.3 熔池流動(dòng)模型

粉末材料在熱源范圍內(nèi)被加熱至熔點(diǎn)以上形成熔池，熔池上部和下部的密度以及溫度不同使得內(nèi)部存在自然對(duì)流，其流動(dòng)遵循N-S方程，在對(duì)流上主要考慮重力，表面張力以及蒸汽反沖力對(duì)熔池穩(wěn)定性的影響[17].

表面張力在熔池上主要體現(xiàn)為Marangoni 效應(yīng)，即

式中：fs為熔池表面張力；σ為表面張力系數(shù)；n為熔池表面單位法向量；κ表示曲率；|?α| 將界面力轉(zhuǎn)化為體積表面力；fm為熔池中Marangoni 力.

當(dāng)熔池最高溫度超過(guò)金屬沸點(diǎn)時(shí)，金屬在蒸發(fā)溢出同時(shí)對(duì)熔池表面產(chǎn)生一個(gè)反沖壓力，亦稱(chēng)蒸汽反沖力，表達(dá)式為

在FLOW-3D 軟件中，對(duì)傳熱與流動(dòng)相關(guān)的控制方程進(jìn)行求解；使用流體體積法對(duì)熔池流動(dòng)及凝固行為實(shí)現(xiàn)跟蹤.

1.4 材料參數(shù)與試驗(yàn)設(shè)置

在SLM 中，材料的部分熱物參數(shù)難以通過(guò)試驗(yàn)手段獲取，文中將材料的熱物屬性看作僅是與溫度有關(guān)的變量，采用JMATPRO 軟件進(jìn)行計(jì)算得到材料的密度、比熱、粘度和熱導(dǎo)率的熱物理參數(shù)，如圖1 所示.

圖1 316L 熱物參數(shù)Fig.1 Theromphysicl parameters of 316L.(a) liquid viscosity;(b) specific heat;(c) thermal conductivity;(d) density

在基于有限元的數(shù)值模擬中，需要考慮同種材料的粉末情況與實(shí)體塊情況下的導(dǎo)熱差異等物性參數(shù).文中的數(shù)值模擬研究模型是基于離散元法的建模，不再需考慮粉體與塊體材料的物理差異，表1為材料的參數(shù)設(shè)置[18].

表1 316L 材料參數(shù)Table 1 316L material parameters

試驗(yàn)涉及參數(shù)自變量多，為提高數(shù)值計(jì)算效率，設(shè)置三水平三因素正交試驗(yàn)，見(jiàn)表2，不同水平按照經(jīng)驗(yàn)范圍進(jìn)行選定.

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design using orthogonal table

選區(qū)激光熔化的本質(zhì)是若干條預(yù)定掃描軌跡下形成多條熔道的搭接集合，為簡(jiǎn)化數(shù)值模型的復(fù)雜度和運(yùn)算時(shí)間，采用同掃描層相鄰的雙熔道數(shù)值模擬的特征效果來(lái)分析實(shí)際成形件上表面可能出現(xiàn)的熔道形貌特征.為方便后續(xù)分析，對(duì)正交試驗(yàn)不同組合進(jìn)行編號(hào)，見(jiàn)表3.

表3 試驗(yàn)參數(shù)及編組Table 3 Experimental parameters and grouping

2 數(shù)值模擬結(jié)果與討論

2.1 熔道形貌特征

圖2 為數(shù)值模擬的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)下的9 組單層雙道形貌圖.圖2a，2d，2g，2h 這4 組參數(shù)組合下的熔道成形效果更為接近理想狀態(tài)的熔道形貌，如圖3所示.這4 組參數(shù)下的雙道形貌，搭接部分平滑，未熔合缺陷特征少且熔道平直，是良好的的表面形貌.

圖2 數(shù)值模擬熔道形貌Fig.2 Numerical simulation of melt tracks morphology.(a) group No.1 No.A1B1C1;(b) group No.2 No.A1B2C2;(c)group No.3 No.A1B3C3;(d) group No.4 No.A2B1C2;(e) group No.5 No.A2B2C3;(f) group No.6 No.A2B3C1;(g) group No.7 No.A3B1C3;(h) group No.8 No.A3B2C1;(i) group No.9 No.A3B3C2

圖3 理想熔道形貌示意Fig.3 Ideal melt track morphology

圖2e 雖然熔道整體平直，但有明顯島嶼球化特征；圖2f 和圖2i 參數(shù)組合，激光功率更大，雖然粉床受熱源照射部分熔化效果好，但掃描速度較快，也存在明顯未熔合缺陷和島嶼球化效應(yīng)；圖2b 和圖2c 下的參數(shù)組合成形的熔道形貌存在明顯縮頸、熔道小角度扭曲和未熔合特征，相鄰熔道的搭接不明顯，激光功率低，掃描速度較快，粉末熔化時(shí)較小的熔池尺寸導(dǎo)致濕潤(rùn)角增大，在表面張力作用下極易發(fā)生島嶼球化形成不連續(xù)的熔道，不生成規(guī)律性紋路，最終形成缺陷特征多的熔道形貌.

2.2 熔道形貌與掃描參數(shù)關(guān)系

研究中所涉及的掃描參數(shù)包括掃描速度、激光功率和掃描間距.涉及參數(shù)較多且參數(shù)之間對(duì)于熔道形貌特征的影響存在一定耦合.

為更好評(píng)估各掃描參數(shù)與熔道良好形貌特征之間的關(guān)系，引入綜合參數(shù)激光線性能量密度(line energy density，LED)，即激光功率與掃描速度的比值，評(píng)估激光的能量輸入[19-20].

如圖4 所示，成形效果良好狀態(tài)表面的熔道形貌特征需要較高的線能量密度和掃描間距的參數(shù)組合，這4 組參數(shù)組合從左往右依次是1，8，4，7 組，對(duì)應(yīng)的線能量密度依次為333，333，416，500 J/m，對(duì)應(yīng)掃描間距為0.05，0.05，0.07，0.09 mm.其中1 組和8 組在圖中數(shù)據(jù)重合.在非良好熔道形貌區(qū)域中，線能量密度較低，在線能量密度較低的情況下，由于Plateau-rayleigh 不穩(wěn)定性，熔體趨向于從圓柱狀向球狀變化以減少其表面能，導(dǎo)致出現(xiàn)球化、不連續(xù)的熔道等不良的表面形貌特征的風(fēng)險(xiǎn)增加.雖然也有研究表示，當(dāng)線能量密度較高時(shí)，熔池面積變大且表面會(huì)受到較大的反沖作用，凝固后的熔道表面粗糙[21].文中的數(shù)值結(jié)果中并無(wú)相關(guān)體現(xiàn)，這可能是受材料、堆積密度、參數(shù)設(shè)置、統(tǒng)計(jì)方法等因素影響下造成的結(jié)果誤差.

圖4 線能量密度(LED)與掃描間距對(duì)熔道形貌特征影響Fig.4 Influence of linear energy density (LED) and scanning spacing on the morphology characteristics of the melt tracks

由圖4 的良好熔道形貌區(qū)域可知，掃描間距與線能量密度在所設(shè)置的數(shù)值模擬參數(shù)范圍內(nèi)滿(mǎn)足某種線性關(guān)系，其表達(dá)式為

式中：x1為掃描間距，單位 μm；x為線能量密度，單位J/m.當(dāng)線能量密度和掃描間距滿(mǎn)足該式時(shí)，可以得到較好的熔道形貌.

對(duì)以上4 組參數(shù)組合進(jìn)行各參數(shù)的變化分析：7 組和8 組，功率一致，掃描速度上升50%，掃描間距下降44%；對(duì)比1 組和4 組，在速度一致情況下，第4 組功率提升25%，間距提升40%；對(duì)比1 組和8 組，在間距一致情況下，第8 組功率提升33%，速度提升50%.說(shuō)明在影響熔道形貌完整度上，掃描速度、掃描間距和掃描功率是依次遞減的.同時(shí)，高的掃描速度下液相時(shí)間縮短，有利于抑制球化現(xiàn)象，提高致密度[22-23].

2.3 熔道寬度與掃描參數(shù)關(guān)系

如圖5 所示，在所有9 組計(jì)算結(jié)果中，熔道的寬度基本隨著掃描間距和線能量密度的增加而增加，且相比掃描間距，線能量密度對(duì)熔寬的影響更大.在50 μm 間距下，有2 組數(shù)據(jù)點(diǎn)高度重合，說(shuō)明在不同功率與速度的相同比值下的線能量密度對(duì)于熔寬影響微乎.

圖5 不同掃描間距下的線能量密度與熔寬Fig.5 Line energy density and melting width under different scanning distances

具有良好熔道形貌的4 組參數(shù)組合均在3 組數(shù)據(jù)曲線的最末端，可顯著看出線能量密度和掃描間距對(duì)熔寬的影響也具備線性的特征.

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為保證對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，由表3 參數(shù)組號(hào)進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，通過(guò)打印樣件，觀察成形件表面熔道形貌與非直接的測(cè)量熔道寬度的方式與數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的有效性.

3.1 試驗(yàn)材料與方法

使用易博三維公司研發(fā)的IGAM-2 金屬打印機(jī)和商業(yè)化316L 粉末分別對(duì)9 組不同的掃描參數(shù)組合進(jìn)行單個(gè)試樣打印，樣件為長(zhǎng)寬高為7 mm ×7 mm × 5 mm 的長(zhǎng)方體塊.

局限于設(shè)備因素，無(wú)法單獨(dú)在每個(gè)試件表面進(jìn)行指定熔道數(shù)量的掃描及作斷面切割觀測(cè).雙道的本質(zhì)是多道的局部體現(xiàn)且不涉及成形后合金組織形貌研究，因此在結(jié)果觀察時(shí)將直接觀察成形件最表層的形貌特征.使用超景深三維顯微系統(tǒng)VHX-1000E 進(jìn)行對(duì)最表層熔道形貌圖像和熔道寬度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，圖6 為超景深系統(tǒng)下的316L 粉末圖像.

圖6 316L 粉末形狀輪廓圖像Fig.6 316L powder shape outline image

在基于粉床的金屬增材工藝中，粉末須滿(mǎn)足粒徑細(xì)小、粒度分布窄、球形度高等要求.從圖6 可以看出，粉末基本為球形.經(jīng)激光粒度測(cè)試，該批316L 不銹鋼金屬粉末的粒徑分布為D10=24.7 μm，D50=35.5 μm，D90=50.7 μm，其中平面平均徑D[3,2] 與體積平均徑D[4,3] 分別為34.1，36.7 μm，說(shuō)明該批粉末形狀較為規(guī)則，粒徑較為集中.圖7 為粉末的粒徑分布圖像，基本符合正態(tài)分布，這有利于粉層顆粒分布的均一性和粉末熔化與鋪設(shè)過(guò)程中良好的流動(dòng)性[24-25].

圖7 316L 粉末粒徑分布Fig.7 316L powder particle size distributio

3.2 實(shí)際熔道形貌特征分析

圖8 為試驗(yàn)后不同成形件在超景深顯微鏡下的表面形貌圖像，其中各個(gè)分圖的數(shù)字和字母編號(hào)對(duì)應(yīng)表3 中的正交設(shè)計(jì)表.

當(dāng)激光功率為200 W 時(shí)，在不同掃描速度和掃描間距下，成形件表面的熔道形貌如圖8a～ 8c 所示.圖8a 與數(shù)值結(jié)果的熔道與實(shí)際結(jié)果具有較高一致性，但也存在少量球化特征，試件表面熔道并不完全平整，這可能與基板平臺(tái)與刮刀的定位精度和平整度有關(guān).圖8b 中熔道存在明顯縮頸及熔道小角度扭曲狀態(tài)，且同層熔道之間的搭接線不再明顯，所對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果中并未出現(xiàn)熔道不連續(xù)狀態(tài)，可能是受限于模擬的熔道長(zhǎng)度過(guò)短而沒(méi)有展現(xiàn).在圖8c 中，熔道特征難以辨認(rèn)，大量島嶼球化和不連續(xù)缺陷.圖8a～ 8c 的表面熔道形貌特征結(jié)果與數(shù)值模擬基本一致.

當(dāng)激光功率為250 W 時(shí)，對(duì)應(yīng)不同掃描速度和掃描間距的成形件表面形貌如圖8d～ 8f 所示.相比圖8a，8d 的表面更為平坦，在更高的激光功率下，粉末的熔化效果更好.圖8e 中由于掃描間距過(guò)大，相鄰熔道搭接線不明顯，較快的掃描速度使得熔化效果不足，熔道不連續(xù)且有彎曲與島嶼球化現(xiàn)象.圖8f 相比圖8e 有更為平直連續(xù)的熔道，這是更高的掃描速度下較小的掃描間距可以有效彌補(bǔ)前一條熔道的因掃描過(guò)程中能量密度不足而造成的未熔合特征.

圖8e 和圖8f 所對(duì)應(yīng)的數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果略有出入，在數(shù)值模擬結(jié)果中，圖8e 中的熔道形貌相比于圖8f 更為平直連續(xù)且不存在明顯縮頸；但在實(shí)際打印結(jié)果中，圖8f 中的熔道形貌略比圖8e中平直連續(xù)，這說(shuō)明數(shù)值模型在有在細(xì)節(jié)上有待完善的地方：一是模擬的熔道長(zhǎng)度僅有幾百微米長(zhǎng)的區(qū)域，在范圍尺度上可能缺少一定廣泛性；二是數(shù)值模型的成形底面是假設(shè)平整的基板平面，實(shí)際成形時(shí)，僅有第一層是在較為平整的基板面上進(jìn)行，其余層均是在上一層具有相對(duì)于基板平面存在高低起伏的面上進(jìn)行粉末層鋪設(shè)、掃描、熔化凝固過(guò)程.

當(dāng)激光功率為300 W 時(shí)，對(duì)應(yīng)不同掃描速度和掃描間距的成形件表面形貌如圖8g～ 8i 所示.圖8g 和圖8h 中，在低掃描速度下(0.6 m/s 和0.9 m/s)，熔道平直完整，球化特征少.即使在0.6 m/s的低掃描速度下搭配較大的掃描間距，由于較高的能量密度輸入，熔池面積大、粘度低，有利于熔池凝固前的鋪展成形，熔道成形效果優(yōu)于低掃描間距(50 μm)，高掃描速度(0.9 m/s)參數(shù)組合.圖8i 中，成形件表面明顯熔道不連續(xù)，扭曲現(xiàn)象嚴(yán)重且伴隨大量島嶼球化特征，與圖8c 的特征基本一致，但圖8i 下的熔道比圖8c 中更為連續(xù)，這說(shuō)明在高的掃描速度下，大幅提升激光功率和適當(dāng)減小掃描間距對(duì)成形件表面形貌完整度的提升不太明顯.

圖8 不同參數(shù)組合下的成形件表面形貌Fig.8 Forming surface topography under the different parameters combination conditions.(a) group No.1 No.A1B1C1;(b) group No.2 No.A1B2C2;(c) group No.3 No.A1B3C3;(d) group No.4 No.A2B1C2;(e) group No.5 No.A2B2C3;(f) group No.6 No.A2B3C1;(g) group No.7 No.A3B1C3;(h) group No.8 No.A3B2C1;(i)group No.9 No.A3B3C2

3.3 實(shí)際熔寬結(jié)果分析

在實(shí)際成形的熔寬方面，在共聚焦系統(tǒng)下采集到的較為完整的單道和雙道的熔寬數(shù)據(jù)和數(shù)值結(jié)果所測(cè)量結(jié)果對(duì)比如圖9 所示.

圖9 熔道寬度及誤差Fig.9 Width and error of the melt track

不同線能量密度和掃描間距下，無(wú)論是數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果還是試驗(yàn)結(jié)果，熔道寬度變化趨勢(shì)基本一致，平均相對(duì)誤差分別為單道15.91%，雙道20.98%，由于多種客觀原因比如刮刀的不平整、基板平面校準(zhǔn)的誤差、光路系統(tǒng)定位與聚焦平面的準(zhǔn)確性等，試驗(yàn)與仿真之間存在誤差是不可避免的，其中最大的誤差體現(xiàn)為在9 組參數(shù)組合中存在2 組在表面的熔道形貌成形效果不佳的參數(shù)組合的缺陷特征的體現(xiàn)上.其中，數(shù)值結(jié)果下的表面熔道特征與實(shí)際結(jié)果誤差較小的1，4，7，8 組雙道成形及搭接效果良好，熔道平整連續(xù)，搭接區(qū)域過(guò)渡平整，與數(shù)值模擬部分的結(jié)論吻合.

綜上，文中的數(shù)值模擬可以為SLM 工藝下不同激光功率、掃描間距和掃描速度參數(shù)組合下的成形件的表面的熔道形貌特征提供有效參考.

4 結(jié)論

(1)對(duì)于成形效果良好表面的熔道形貌，在線能量密度313～ 500 J/m 與掃描間距50～ 90 μm 之間存在明顯的線性關(guān)系，雖然這種線性關(guān)系可能是參數(shù)梯度設(shè)置不夠小的結(jié)果.

(2)掃描速度、掃描間距和激光功率對(duì)成形理想表面形貌的影響由大到小依次為掃描速度、掃描間距、掃描功率.

(3)熔道寬度增大與減小主要受線能量密度影響.

（編輯：曲暢）