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

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干疃取Ｖ档米⒁獾氖?，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。