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一种新型增材制造技术

2017/1/19 13:48:42 来源:中国钢铁产业网信息中心 编辑:Ailsa

电子束选区熔化技术(SEBM,Selective Electron Beam Melting)是基于3D打印技术的金属零件增材制造技术,其工作原理如下:将所设计零件的三维图形按一定的厚度切片分层,得到三维零件的所有二维信息;在真空箱内以电子束为能量源,电子束在电磁偏转线圈的作用下由计算机控制,根据零件各层截面的CAD数据有选择地对预先铺好在工作台上的粉末层进行扫描熔化,未被熔化的粉末仍呈松散状,可作为支撑;一层加工完成后,工作台下降一个层厚的高度,再进行下一层铺粉和熔化,同时新熔化层与前一层熔合为一体;重复上述过程直到零件加工完后从真空箱中取出,用高压空气吹出松散粉末,得到三维零件。这种以电子束为能量源的粉床增材制造技术,具有能量利用率高、无反射、功率密度高、扫描速度快、真空环境无污染等优点,可以实现活性金属材料的直接洁净快速制造。

目前,SEBM成形材料涵盖了不锈钢、钛及钛合金、金属间化合物、镍基高温合金、铝合金、铜合金和铌合金等多种金属材料,其中,钛合金研究成果最多。由于在真空环境下成形,SEBM技术为化学性质活泼的钛合金提供了适宜的加工条件,又加之增材制造技术柔性加工的特点,因此具有加工成形复杂钛合金零件的能力。实验证明,有着任意曲面和复杂曲面结构,或者各种异型截面的通孔、盲孔,各种空间走向的内部管道和复杂腔体结构的Ti-6Al-4V零件,能够通过SEBM技术一次加工完成,并且具有优异的力学性能。据报道,采用SEBM技术制造的火箭汽轮机压缩机承重体,尺寸为Ф267mm75mm,重量为3.5公斤,制造时间仅为30小时。另据报道,采用SEBM技术制备出航天发动机主动冷却喷管,该喷管不仅为曲面结构,而且管壁周围均布有70个直径为1mm贯通的小孔。这些都是传统制造方法无法实现的。

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