脉冲与连续波发射模式的互补使用以稳定激光粉末床熔融中的熔池几何形状

摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）工艺中最常见的缺陷——孔隙、几何误差、表面粗糙度及热变形，主要与工艺能量输入相关。常规做法是采用单一组工艺参数制造整个部件，而不考虑给定层内实际扫描路径的尺寸差异。然而熔池稳定性高度依赖于扫描几何特征。维持稳定熔池的可行策略是混合使用脉冲波（PW）和连续波（CW）发射模式。本研究据此探究了在固定能量密度下，分别对大截面和薄截面互补采用连续发射与调制发射的方法。该方案在AISI 316L不锈钢上进行了测试，并通过专用的同轴监测系统进行熔池观测。研究提取了熔池强度与几何特性的时间分辨测量数据，以及熔池区域的三维空间分布图谱。结果表明：在过渡至薄截面的衔接区域采用CW向PW模式的转换，能有效维持恒定的熔池尺寸，从而避免热量积聚及制件从粉床中溢出。