研究目的
研究L-PBF(P)中单道轨迹的形成过程，以理解一般工艺现象及相关工艺参数的影响，并表征所得特征尺寸，从而了解脉冲发射在提高L-PBF空间分辨率方面的潜力。
研究成果
脉冲发射显示出提高L-PBF工艺空间分辨率的潜力。更短的脉冲长度需要连续脉冲之间有更多重叠才能产生连续轨迹。与L-PBF(CW)样品相比，L-PBF(P)样品产生了更窄的轨迹。
研究不足
所用设备的最大脉冲重复频率（2 kHz）是一个限制因素。激光束直径（约82微米）是进一步减小轨道宽度的制约条件。
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脉冲激光粉末床熔融过程中工艺参数对单道轨迹形成的影响
DOI：10.1016/j.promfg.2019.08.023
期刊：Procedia Manufacturing
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
金属材料激光粉末床熔融（L-PBF）作为一种极具前景的制造技术正受到越来越多的关注。尽管大多数L-PBF系统采用连续波激光束（L-PBF(CW)），但过去几年中部分工业L-PBF设备已开始应用脉冲激光（L-PBF(P)）。先前研究表明，使用脉冲激光能更精准控制加工过程中的热输入和熔池形成，从而提升L-PBF的空间分辨率和特征尺寸精度。本研究采用脉冲激光配合连续扫描运动（而非当前工业L-PBF(P)设备常用的"点射式"方法）开展实验，使用试验性L-PBF系统（IPG镱光纤激光器，波长1075 nm）对成分相近基材上的气雾化316L不锈钢粉末进行加工。在固定层厚50 μm条件下，通过三种不同脉冲长度（50、100和200 μs）熔覆单道轨迹，并根据六组预设体积能量密度值（VED 36-120 J/mm3）调节脉冲重复频率、扫描速度和激光功率。为便于对比，另采用相同激光器的连续波发射制备了对照样品。实验发现L-PBF(P)样品的熔覆轨迹比CW发射样品更窄。当保持VED值恒定时，缩短脉冲长度或降低扫描速度会减小熔覆轨?？矶燃捌浠纳干疃?。值得注意的是，更短的脉冲长度需要相邻脉冲间更大的重叠率才能形成连续轨迹。脉冲发射模式展现出提升L-PBF工艺空间分辨率的潜力。
作者：
Ville Laitinen，Heidi Piili，Patricia Nyamekye，Kari Ullakko，Antti Salminen
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