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采用线聚焦光束对增材制造样品进行激光表面重熔处理

DOI：10.1016/j.matpr.2020.02.245 期刊：Materials Today: Proceedings 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 激光抛光机制基于高温激光束作用下材料微熔层的融合。该技术又称激光表面重熔，通过熔化基材薄层，利用表面张力使材料从凸峰流向凹谷。激光抛光过程中材料并非被去除，而是以熔池形式重新分布。首先采用足够能量密度的激光束快速熔融基材表面微观厚度的薄层，使表面粗糙体的凸峰熔合。由于熔融金属的流动性，这些液体会自然流入相邻的凹谷区域。随后该熔融层重新凝固并牢固附着于基材表面，从而降低粗糙体的峰谷落差，最终形成更光滑的表面。 鉴于表面粗糙度是增材制造构件的主要限制因素，本文重点研究此类构件的粗糙度改善问题。通过探索不同激光功率与扫描速度参数下激光抛光（或称激光表面重熔）的减糙效果，给出了最优工艺参数组合。实验采用三组不同参数均获得1.0-1.1微米的最终表面粗糙度，经激光抛光后表面粗糙度降低达85%。
作者： Abhishek Kumar，Suman Saha，C.S. Kumar，A.K. Nath
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过探究激光抛光（或激光表面重熔）在不同光束功率和扫描速度下降低表面粗糙度的能力，以解决增材制造部件的表面粗糙度问题。

研究成果

激光抛光表面的最终粗糙度取决于样品的初始粗糙度。当初始粗糙度为11.6微米时，采用1800瓦激光功率、单道次2250毫米/分钟扫描速度、179.1瓦/平方毫米激光功率密度及2.4焦耳/平方毫米线能量，可获得约1.0微米的最佳表面光洁度。在2150瓦功率、3000毫米/分钟扫描速度、213.9瓦/平方毫米激光功率密度及2.15焦耳/平方毫米线能量的单道次加工中，表面粗糙度降低效果最佳，可实现约85%的粗糙度降幅。

研究不足

该研究聚焦于增材制造试样的侧面粗糙度，未涉及顶面粗糙度。激光抛光的成效取决于初始表面粗糙度及所选激光参数。

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