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探索悬垂结构变形的复杂机制

更新时间: 2024-07-24 10:59:05  查看次数: 73    
激光照到的每一个小地方都会出现收缩和变形的状况。随着成形工作不断推进,这些小地方的变形会逐渐积累起来。成形的面积越大,积累的次数就越多。在不太牢固的悬垂面那里,变形就会更厉害。而且成形结束后,随着打印出来的东西变凉,还会出现收缩的情况。成形的面积越大,收缩的量也就越大。正因如此,T 等于 4 毫米的悬垂结构样件在变形量和弯曲程度上,都比 T 等于 2 毫米的悬垂结构样件更严重。
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再者,当成形层的宽度变得更窄时,悬垂结构成形层相互之间真正连接在一起的区域就会变小,连接的力度也很弱,抵御变形的能力就很差。这样一来,弯曲变形就会在整个样件上体现出来。甚至当 T 等于 0.5 毫米的时候,由于翘曲变形实在太严重,还没达到设计的成形高度,某一个成形层就从整体上脱落了,从而导致成形失败。
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对于不同成形角度的悬垂结构成形样件在 SLM 过程中成形层能量输入的强度,在图的下方是悬垂的边缘区域。从图中可以看出,悬垂边缘处能量输入的强度比较低。随着成形角度的增大,能量输入强度低的区域会减少。这是因为在悬垂边缘成形的时候会有轻微的翘曲,而且成形角度越大,翘曲部分的面积就越大,翘曲部分得到能量后散失得就比较快。
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悬垂结构的变形是由翘曲和收缩共同作用形成的。当倾斜角度小于 45 度时,粉末支撑的长度比较长,这时翘曲在变形中起着主导作用。在悬垂结构成形层宽度大小固定不变的情况下,成形角度越小,成形层悬垂边缘部分下面由粉末支撑的区域就越大。由于粉末散热的效果不好,和实体之间的温度差距就更大,翘曲变形也就越严重。同时,成形层真正连接在一起的区域变小,导致抵抗翘曲变形的能力下降。最终就会使得悬垂结构在成形到一定高度时,某一个成形层因为翘曲得太厉害,整个从上面一层脱离。