本文導(dǎo)讀目錄：

1、如何通過多激光器3D打印技術(shù)構(gòu)建高完整性的金屬零件（上）？

2、不銹鋼波紋補(bǔ)償器那些你懂的知識(shí)固溶處理

如何通過多激光器3D打印技術(shù)構(gòu)建高完整性的金屬零件（上）？

　　圖片來源：Renishaw，在多激光器3D打印設(shè)備種，當(dāng)多個(gè)激光器在比較近的距離內(nèi)工作時(shí)，一個(gè)激光器發(fā)射激光將影響到另一個(gè)激光器，這取決于它們?cè)诙栊詺怏w流中所處的相對(duì)位置，當(dāng)一個(gè)激光器處于另一個(gè)激光器的下風(fēng)向時(shí)，其激光束會(huì)受到上風(fēng)向激光熔融的影響。

　　上圖為熱處理 下風(fēng)向Inconel-718樣件拉伸，平滑缺陷區(qū)域與構(gòu)成大部分?jǐn)嗔驯砻娴拇植谘有詳嗔褏^(qū)域，下層的熔體軌跡的上表面清晰可見，表明在這些缺陷區(qū)域中 沒有熔合，而新一代多激光器3D打印設(shè)備（如雷尼紹的4激光器打，因此每個(gè)激光器都可以處理整個(gè)構(gòu)建板。

　　這樣就可以在每個(gè)打印層中高效利用到4個(gè)激光器，最大限度的縮短構(gòu)建時(shí)間，這種設(shè)備還可以通過單個(gè)激光器對(duì)大型零件進(jìn)行邊界掃描，從而消除表面的不連續(xù)性，單個(gè)溫度控制的振鏡可防止激光器相對(duì)位置的熱漂移，均勻的氣體流動(dòng)狀態(tài)確保了構(gòu)建板所有區(qū)域中的恒定條件。

　　上圖是28個(gè)經(jīng)過熱處理的Inconel-718拉伸，表面粗糙度是機(jī)械性能的良好指標(biāo)，圖片來源：Renishaw，多激光分區(qū)和氣流配置舉例，圖片來源：Renishaw，圖片來源：Renishaw，-獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)可能難以對(duì)準(zhǔn)。

　　并且可能遭受相對(duì)于彼此的熱漂移，當(dāng)在較大的部件上工作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致重疊區(qū)域中的不連續(xù)性，表面粗糙度和熔化缺陷，網(wǎng)站投稿請(qǐng)發(fā)送至2509957133@qq.com，圖片來源：Renishaw，圖片來源：Renishaw。

　　-非對(duì)稱構(gòu)建導(dǎo)致生產(chǎn)率降低，這是因?yàn)樵谶@種模式下，每個(gè)激光器具有不同的工作量，因此其中一部分激光器需要閑置等待其他激光器完成任務(wù)，當(dāng)觀察拉伸斷裂表面時(shí)。

　　可以看到固化材料在其最薄弱點(diǎn)處的質(zhì)量，對(duì)于處在最下風(fēng)向的樣件，研究人員在斷裂表面觀察到許多缺陷，表面光滑證明層間缺乏熔合，由于在這些熔體缺陷處裂縫表面的加速聚結(jié)，因此發(fā)生過早失效。

　　在周圍材料上施加更多應(yīng)力并降低試樣的強(qiáng)度，圖片來源：Renishaw，以上為多激光器3D打印研究的上半部分內(nèi)容，關(guān)于熔池分析、上風(fēng)向激光器數(shù)量、打印層厚等因素對(duì)打，以及如何規(guī)劃多激光器設(shè)備的激光策略等內(nèi)容，3D科學(xué)谷將在“如何通過多激光器3D打印技術(shù)構(gòu)建高。

　　” 一文中進(jìn)行分享，那么，導(dǎo)致下風(fēng)向樣件機(jī)械性能和熔化質(zhì)量下降的根本原因是什，下風(fēng)向激光如何受到上風(fēng)向相鄰激光的影響，但是多激光器在同時(shí)工作時(shí)會(huì)不會(huì)互相影響呢，激光之間的相互作用又對(duì)金屬3D打印零件的質(zhì)量產(chǎn)生什，雷尼紹公司通過其四激光器金屬3D打印設(shè)備 RenA，以及如何合理規(guī)劃多激光器設(shè)備的激光策略進(jìn)行了研究。

　　從中可以得到一些啟示，本期，3D科學(xué)谷將分享該研究的上半部分內(nèi)容，還有一種激光掃描策略是，同時(shí)使用4個(gè)激光器構(gòu)建每個(gè)圓柱體樣件，如果使用條紋影線策略。

　　可以將所有四個(gè)激光器組合在一起構(gòu)建每個(gè)部件，有三種可能的互動(dòng)機(jī)制：，相反，如果在加工圓柱體樣件時(shí)采用行陣列的策略，如上圖所示，激光器1 始終處于其他激光的下風(fēng)向，激光器4始終處于其他3個(gè)激光的上風(fēng)向。

　　激光器2和3則既處于上風(fēng)向也處于下風(fēng)向，在單激光機(jī)器3D打印設(shè)備中，通常是在惰性氣體流的下風(fēng)向開始進(jìn)行粉末材料的熔化，然后逐漸向上風(fēng)向移動(dòng)，這樣做是為了最大限度地減少在同一打印層中遇到由激光，在使用多個(gè)激光器3D打印設(shè)備時(shí)，仍可以使用這種策略。

　　在試驗(yàn)中所使用的RenAM 500Q 3D打印設(shè)備，這意味著激光從左到右進(jìn)行處理，在此情況下，研究人員使用熱處理的Inconel-718 材料來，并補(bǔ)充其他幾種材料的信息，在研究中。

　　研究人員考慮了激光器和惰性氣體流之間的關(guān)系，以及一種激光器在特定情況下如何影響另一種激光器，繼而可能導(dǎo)致材料性能下降的問題，在這個(gè)極端的例子中，在6毫米規(guī)格直徑上分布有大約100個(gè)缺乏熔合缺陷，同時(shí)，上風(fēng)向樣件沒有明顯的缺乏熔合缺陷，并呈現(xiàn)出典型的“杯形和錐形”延性斷裂面（如上圖所示。

　　從上圖中可以看出，處于最左邊的一列樣件，每一行與上風(fēng)向樣件之間的距離都不同，研究人員以行陣列的方式構(gòu)建這些樣件，當(dāng)然。

　　這個(gè)激光策略并非是構(gòu)建高質(zhì)量零件的方式，采用此策略的目的僅是用于研究測(cè)試，圖片來源：Renishaw，-通過空氣中的冷凝物削弱聚焦 – 導(dǎo)致激光點(diǎn)強(qiáng)度降，下風(fēng)向樣件的較弱機(jī)械性能是由熔化行為變化引起的，研究人員在預(yù)加工樣件的表面粗糙度中看到了有關(guān)證據(jù)，這與拉伸強(qiáng)度的損失（如下圖所示）和延展性密切相關(guān)，在表面可以看出材料質(zhì)量的降低。

　　這是下方向激光器出現(xiàn)散焦的證明，表面粗糙度可以作為不利激光相互作用的指標(biāo)，注意，所有這些值都是在負(fù)載下評(píng)估的，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量，多激光器相互作用研究，在進(jìn)行圓柱體樣件3D打印時(shí)，其中一種激光掃描策略是。

　　4個(gè)激光器同時(shí)對(duì)左邊第1列（如上圖：1，5，9，13）中的中的4個(gè)樣品起作用，然后移動(dòng)到下一個(gè)色譜柱，直到每個(gè)層完成，這種激光分配選擇意味著每個(gè)激光器都在“清潔空氣”中，沒有受到其他激光的影響。

　　-組件中加入了飛濺物 – 粉末床中存在的大顆粒使粉，機(jī)械性能和下風(fēng)向距離之間的關(guān)系在不同材料之間略有不，這是由于它們的飛濺產(chǎn)生和拉伸行為是不同的，但是可以看到，越往下風(fēng)向。

　　對(duì)材料特性的影響就越大，在上述試驗(yàn)中，如果熔池距離保持在60毫米左右，則影響很小，但是在較大激光分離的情況下，退化明顯增加，由此可以看到。

　　最好是使熔池距離近一些，不同金屬粉末材料所產(chǎn)生的飛濺會(huì)因尺寸、形狀和數(shù)量的，當(dāng)然，多激光器設(shè)備在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的飛濺，這使得有效的激光管理變得更加重要。

　　激光分配選擇的影響，-空氣飛濺和冷凝物的阻塞 – 阻礙全部激光能量到達(dá)，圖片來源：Renishaw，這些數(shù)據(jù)表明使用同樣一臺(tái)設(shè)備，在特定情況下可能制造出質(zhì)量差的零件，處在其他三個(gè)激光器下風(fēng)向的加工會(huì)導(dǎo)致零件延展性損失，這在某些情況下足以降低材料的極限拉伸強(qiáng)度，我們也許會(huì)直觀的認(rèn)為幾個(gè)激光器之間距離小是一件不好。

　　而使熔池之間保持更遠(yuǎn)距離將產(chǎn)生較好的結(jié)果，然而事實(shí)并非如此，研究人員認(rèn)為使熔池緊密結(jié)合是更好的加工策略，如果每個(gè)激光器可以處理整個(gè)構(gòu)建板，那么這將為人們提供靈活應(yīng)用多激光器的機(jī)會(huì)，圖片來源：Renishaw，同樣，當(dāng)進(jìn)一步向下風(fēng)向移動(dòng)時(shí)。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)大多數(shù)材料的極限抗拉強(qiáng)度（UTS）下降，唯一的例外是Ti6Al4V，為了研究激光熔融金屬的質(zhì)量與熔池距離之間的關(guān)系，研究人員進(jìn)行一種下風(fēng)向激光與上風(fēng)向激光具有不距離的，他們將三列樣件放置在粉末床的上風(fēng)向（右側(cè)），并將第四列樣件放置下風(fēng)向（左側(cè)），圖片來源：Renishaw，Renishaw 曾對(duì)第一代多激光器設(shè)備如何通過分。

　　然而這種方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)：，與之前試驗(yàn)中看的結(jié)果相似，處于下風(fēng)向的樣件延展性降低，而且它們的斷裂伸長(zhǎng)率變化更大，而處于右側(cè)的樣件。

　　拉伸性能得到改善，并變得越來越一致：，這些三種互動(dòng)機(jī)制是相互影響的，激光能量強(qiáng)度的損失導(dǎo)致熔化過程的激烈程度下降，進(jìn)而使飛濺以較低的速度出現(xiàn)，從而落在更接近熔池的地方，增加飛濺物隨后摻入組件中的可能性。

　　以生產(chǎn)為導(dǎo)向的多激光器金屬3D打印設(shè)備通過多個(gè)激光，多重激光既可以分別制造獨(dú)立的零件，也可以協(xié)同制造一個(gè)單件大型部件，這樣的靈活性，使得增材制造生產(chǎn)效率得到提升，并降低了制造成本，熔化行為的變化，激光互動(dòng)機(jī)制。

　　熔池之間的距離，更多信息或查找往期文章，請(qǐng)登陸www.51shape.com，在首頁搜索關(guān)鍵詞，研究人員總結(jié)了以上三種激光掃描策略制造出的樣件的拉。

　　分析了每種策略下得到的16個(gè)樣件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，還包括平均斷裂伸長(zhǎng)率（在拉伸試驗(yàn)機(jī)上的載荷下測(cè)量），標(biāo)準(zhǔn)偏差的比率，研究人員通過創(chuàng)建一系列3D打印圓柱體以及垂直拉伸試，在研究過程中，研究人員同時(shí)使用了4個(gè)激光器。

　　并選擇了一個(gè)4 x 4 陣列來探索各種激光器分配選，樣件采用的打印材料為 Inconel-625，-不同的氣流導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)建板上的熔化條件發(fā)生變化，特別是在中心區(qū)域，延展性，通過對(duì)處于不同列中的樣件進(jìn)行比對(duì)，可以看到與熔池距離之間的關(guān)系，下圖顯示出斷裂伸長(zhǎng)率的減少。

　　這是因?yàn)檠芯咳藛T在一系列材料中增加了下風(fēng)向樣件與上，圖片來源：Renishaw，多激光器配置，圖片來源：Renishaw，雖然這種采用激光完全重疊機(jī)制的多激光器設(shè)備有一定的，但這類技術(shù)仍存在著激光器之間互“不接受”的風(fēng)險(xiǎn)，激光在惰性氣體氣流中的相對(duì)位置是非常重要的，但是在打印構(gòu)建準(zhǔn)備期間將任務(wù)分配給激光器時(shí)。

　　可以對(duì)此進(jìn)行控制，文章內(nèi)容來源：雷尼紹全球方案中心總監(jiān) Marc S，圖片來源：Renishaw。

不銹鋼波紋補(bǔ)償器那些你懂的知識(shí)固溶處理

　　鞏義弘盛固溶處理，1） 固溶處理后的波紋管彈性初始剛度變化并不大，但波紋管彈性工作范圍與成型態(tài)波紋管 相比明顯減小，這種差異，有利于改善管道支架的受力情況。

　　2） 固溶處理后的波紋管承壓能力大幅度下降，通常只有成型態(tài)波紋管的一半左右，因此在 進(jìn)行波紋管設(shè)計(jì)時(shí)，需要增加波紋管的厚度，保證波紋管的柱穩(wěn)定性和平面穩(wěn)定性，波紋管的成型過程，是其基材產(chǎn)生塑性大變形的過程。

　　它使結(jié)構(gòu)材料（通常為奧氏體不銹鋼）經(jīng)歷了塑性范圍的，因此結(jié)構(gòu)材料的性能（主要是屈服強(qiáng)度）發(fā)生了很大的變，這就是所謂的硬化現(xiàn)象，一般，波紋管成型完成后，材料的屈服強(qiáng)度會(huì)成倍的提高。

　　鞏義弘盛固溶處理后的耐高溫補(bǔ)償器，3） 固溶處理對(duì)波紋管的疲勞壽命影響較小，只要充分考慮波紋管承壓能力的減小量，成型 態(tài)波紋管的疲勞壽命計(jì)算公式可用于固溶態(tài)波紋管，4） 固溶處理只能消除波紋管成型過程中的焊接過程中，無法消除波紋管吸 收位移時(shí)由變形產(chǎn)生的局部應(yīng)力。

　　因此不能用固溶處理的方法來消除波紋管的應(yīng)力腐蝕問 ，因操作過程與淬火相似，又稱為 “固溶淬火”，適用于以 固溶體為基體，且在溫度變化時(shí)溶解度變化較大的 合金，先將合金加熱到溶解度曲線以上、固相線以 下的某一合，使第二相溶入固溶體中。

　　然后在水或其他介質(zhì)中快速冷卻以抑制第 二相重新析出，即可得到室溫下的過飽和固溶體或 通常只存在于高溫下，由于在熱力 學(xué)上處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臏囟然驊?yīng)力條件下 將發(fā)生脫溶或其他轉(zhuǎn)變，一般屬預(yù)備熱處理。

　　其作 用是為隨后的熱處理準(zhǔn)備最佳條件，雖然 18-8 系列不銹鋼具有優(yōu)異的成型性、較高的，被大量的用于制造波紋管，并且應(yīng)用的十分成功，但也發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕或晶體腐蝕對(duì) 18-8 系列不銹鋼，為了克服上述兩類腐蝕，常用的方法有兩種：選擇 新型的高鎳波紋管材料（如I。

　　固溶處理后的波紋管材料晶粒細(xì)化、組織單一，可消除成型壓力，提高耐蝕性能，固溶處理 后，應(yīng)進(jìn)行酸洗、鈍化，固溶處理后的波紋管具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：。

　　固溶處理（solution treatment）是，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。