3D金属打印SLM工艺的传热方式【SLM技术】

SLM成形金属粉末材料时涉及诸多复杂的热物理现象,包括激光与粉末材料相互作用时的热辐射、材料与外界的热对流、粉末颗粒之间的热传导、气相和固相颗粒间的热传导等,使得SLM工艺的热物理过程与其他激光加工工艺大不相同。

在粉末内部,多种热传导机理决定了热量的传导过程:颗粒内部的热传导→通过接触点附近气体层的热传导→气体内热传导→亠穿过固体颗粒间接触面的热传导→亠固体表面的辐射→亠邻近孔隙间的辐射传热。

材料的热导率决定了光斑作用区域内的粉末在吸收激光辐射能量后,热量向粉层内部及周围区域扩散速度的快慢,对温度场分布有显著的影响。对金属粉末而言,由于其普遍具有密度大、熔点高及热导率高的特性,故其成形温度也特别高,且温度变化较大、较快。由于气体热导率远低于金属热导率,颗粒间的接触热导率在粉床的有效热导率中占主导地位。此外,金属粉末不像聚合物那样会出现软化现象,而是发生熔化凝固现象

由于激光辐射能量只有部分被粉末颗粒吸收,另一部分被颗粒间大量存在的孔隙所吸收,而孔隙的吸收率接近于黑体,故粉末材料比相应的实体材料表现出了更高的吸收率。

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