内层载粉气体对于激光3D打印加工制造的重要性

由于粉末依靠内层载粉气体承载和运输，所以内层载粉气体的流量决定了粉末的初速度，当粉末速度过快时，打到基底之后的反弹速度也会变快，不利于制造过程。观察图像，根据粉末流形态，可以将粉末流分为三个区域，分别是汇聚区，焦点区和发散区。汇聚区是从喷嘴出口处到焦点区的区域。粉末流在汇聚区逐渐汇聚，粉末流直径从同出粉口相当的18mm逐渐缩小至3mm~6mm。在这一区域可以观察到外层辅助气体的作用非常明显，相互之间的对比可以发现，当内层辅助气体流量保持不变时，外层载粉气体流量越大，则粉末降落时的角度越接近激光喷嘴的出粉口角度。

焦点区是粉末流汇聚焦点附近的区域，是粉末流最为汇聚的区域。一般认为焦点区是最适合于加工的区域。在进行研究时，众多学者把焦点区粉末流的最小直径当作粉末流“粗细”的评价标准，将焦点区在激光束方向的长度当作粉末流适合同轴送粉激光3D制造的长度。焦点区可以明显的观察到内层载粉气体具有明显的作用，由于内层载粉气体被外层辅助气体包裹着，当内层载粉气体流量增加时，其突破外层辅助气体拘束的趋势就越明显，二者相互作用的结果是使焦点区下移、粉末流最小直径增加。

发散区是焦点区下方的区域。这个区域也是争议较大的一个区域，因为在实际的加工过程中，这个区域会被试样的基板挡住，粉末并不会如图中所展示的一样自由下落发散，制造过程中粉末流会由于基板的反弹和阻挡向四周扩散。在拍摄到的图像中可以观察到，内外两层的气体流量对发散区的粉末流直径都有影响，其中内层载粉气体影响最大。

由于沉积层成形特征法基于实际的同轴粉末激光3D打印实体试样成形，以测得的沉积层成形高度为评判标准，以试样表面形貌质量为辅助评价标准。所以在试验时，在试样中间稳定区域等距离取三个参考截面，通过线切割、打磨、抛光、测量高度、取平均值的方式获得试样的平均高度值。

制造实体试样时，采用单道逐层累积的方法。这样试样的宽度就是每一层沉积层能融化粉末的宽度，试样高度代表着所有沉积层的高度累加起来的总高度。这样既可以单独分析每一层的高度极其稳定性，也可以分析整体的高度得到试样的宏观信息。

上一篇：同轴送粉激光3D打印参数优化
下一篇：激光3D打印参数优化法结果的对比分析