電子束選區(qū)熔化技術(shù)(SEBM,Selective Electron Beam Melting)是基于3D打印技術(shù)的金屬零件增材制造技術(shù),其工作原理如下:將所設(shè)計零件的三維圖形按一定的厚度切片分層,得到三維零件的所有二維信息;在真空箱內(nèi)以電子束為能量源,電子束在電磁偏轉(zhuǎn)線圈的作用下由計算機控制,根據(jù)零件各層截面的CAD數(shù)據(jù)有選擇地對預(yù)先鋪好在工作臺上的粉末層進行掃描熔化,未被熔化的粉末仍呈松散狀,可作為支撐;一層加工完成后,工作臺下降一個層厚的高度,再進行下一層鋪粉和熔化,同時新熔化層與前一層熔合為一體;重復(fù)上述過程直到零件加工完后從真空箱中取出,用高壓空氣吹出松散粉末,得到三維零件。這種以電子束為能量源的粉床增材制造技術(shù),具有能量利用率高、無反射、功率密度高、掃描速度快、真空環(huán)境無污染等優(yōu)點,可以實現(xiàn)活性金屬材料的直接潔凈快速制造。
目前,SEBM成形材料涵蓋了不銹鋼、鈦及鈦合金、金屬間化合物、鎳基高溫合金、鋁合金、銅合金和鈮合金等多種金屬材料,其中,鈦合金研究成果最多。由于在真空環(huán)境下成形,SEBM技術(shù)為化學(xué)性質(zhì)活潑的鈦合金提供了適宜的加工條件,又加之增材制造技術(shù)柔性加工的特點,因此具有加工成形復(fù)雜鈦合金零件的能力。實驗證明,有著任意曲面和復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu),或者各種異型截面的通孔、盲孔,各種空間走向的內(nèi)部管道和復(fù)雜腔體結(jié)構(gòu)的Ti-6Al-4V零件,能夠通過SEBM技術(shù)一次加工完成,并且具有優(yōu)異的力學(xué)性能。據(jù)報道,采用SEBM技術(shù)制造的火箭汽輪機壓縮機承重體,尺寸為Ф267mm?75mm,重量為3.5公斤,制造時間僅為30小時。另據(jù)報道,采用SEBM技術(shù)制備出航天發(fā)動機主動冷卻噴管,該噴管不僅為曲面結(jié)構(gòu),而且管壁周圍均布有70個直徑為1mm貫通的小孔。這些都是傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的。
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標簽: 新型增材制造技術(shù), 電子束選區(qū)熔化技術(shù), 鈦合金, 高溫合金, 3D打印

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