兩種優(yōu)化方法的結(jié)果雖然不一致但相差不大,這反映了這兩種方法都有其正確性和可靠性。分析認(rèn)為這兩種結(jié)果之間的差異可以看作是“理論情況”和“實(shí)際情況”之間的差異。粉末流匯聚圖像特征法是將粉末流圖像作為依據(jù),而沉積層成形特征法是將3D打印的試樣作為依據(jù)。對(duì)比來(lái)看,粉末流匯聚圖像特征法僅考慮粉末流在自由空間的匯聚成形特性,沒有考慮激光3D打印制造過(guò)程中沉積層基體以及熱源、激光等離子體等因素對(duì)粉末流匯聚及沉積成形的影響。而沉積層成形特征法是粉末流匯聚效果在激光3D打印制造過(guò)程中的真實(shí)體現(xiàn)。因此,兩種方法的優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)不一致。
針對(duì)兩種優(yōu)化方法結(jié)論不一致的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一組對(duì)比試驗(yàn),以匯聚圖像特征法作為實(shí)驗(yàn)方案,采用兩種優(yōu)化方法的最優(yōu)結(jié)果分別做兩組實(shí)驗(yàn),對(duì)比粉末流匯聚處最短直徑。該對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果是粉末匯聚處最小直徑在外層輔助氣體流量13L·min-1時(shí)取得。推測(cè),沉積層成形特征法的外層輔助氣體流量最優(yōu)結(jié)果(17L·min-1)與粉末流匯聚圖像特征法的外層輔助體流量的最優(yōu)結(jié)果(13L·min-1)相比較而言,可能并不是粉末流匯聚處最細(xì)的,而可能是實(shí)際加工時(shí)容錯(cuò)率最高的。因此選擇了沉積層成形特征法的優(yōu)化結(jié)果作為最終的氣體參數(shù)優(yōu)化結(jié)果:內(nèi)層載粉氣體流量4L·min-1,外層輔助氣體流量17L·min-1。
認(rèn)為在激光加工過(guò)程中,由于激光光斑的直徑受激光透鏡(次要影響)和激光離焦量(主要影響)的影響,而激光離焦量在激光3D打印的逐層累加的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些小偏差。盡管在加工時(shí)每5層都會(huì)人工重新矯正離焦量,但是在加工環(huán)境當(dāng)中通過(guò)CCD相機(jī)也很難觀察到清晰的焦點(diǎn)位置來(lái)重置離焦量。另外,加工過(guò)程中試樣在不停的重復(fù)“加熱—冷卻—再加熱—再冷卻”的過(guò)程,由熱循環(huán)帶來(lái)的熱脹冷縮也會(huì)使離焦量變得不準(zhǔn)確。況且沉積層特征法的每一塊試樣都累積加工了90層,由隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差帶來(lái)的誤差也在逐層的累積中逐漸顯露。綜合人工矯正離焦量困難、試樣熱循環(huán)、誤差累積這三方面的因素,使得加工過(guò)程中對(duì)離焦量的偏差無(wú)法進(jìn)行估算,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)激光光斑直徑的偏差無(wú)法估算。而且這個(gè)由多因素綜合導(dǎo)致的偏差既無(wú)法模擬計(jì)算,也無(wú)法依靠實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)避免。但是在以沉積層高度和形貌質(zhì)量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化過(guò)程中,這個(gè)偏差可以通過(guò)略微放寬粉末流匯聚的最小直徑而淡化其影響。
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