【摘 要】
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熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling,FDM）既是快速成形技术又是增材制造技术,在3D打印技术中应用最广。但受限于其加热方式,FDM的打印材料一般为ABS、PLA等低熔点的工程塑料,不能直接打印熔点较高的金属材料,本文将FDM 3D打印技术、催化脱脂技术、高温烧结技术结合在一起,组成一种复合成形技术,可实现基于FDM的316L不锈钢零件加工成型。本文以Ultrafu
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熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling,FDM）既是快速成形技术又是增材制造技术,在3D打印技术中应用最广。但受限于其加热方式,FDM的打印材料一般为ABS、PLA等低熔点的工程塑料,不能直接打印熔点较高的金属材料,本文将FDM 3D打印技术、催化脱脂技术、高温烧结技术结合在一起,组成一种复合成形技术,可实现基于FDM的316L不锈钢零件加工成型。本文以Ultrafuse 316L为打印线材,研究FDM打印参数、催化脱脂和高温烧结工艺对零件成型性能的影响,具体内容如下:（1）研究了打印温度、打印线宽、打印速度、分层厚度对Ultrafuse 316L成形件表面质量的影响。研究发现:过低的打印温度使熔丝结合质量变差,成形件表面起伏不平,提高打印温度,可降低表面粗糙度。当打印线宽太小时,成形件表面金属颗粒分布不均匀,而过大的打印线宽,会减少了填充面积,使表面凹凸不平。打印速度太慢会使喷嘴处高温传导到成形件表面,产生较大的平面度误差,而打印速度太快会使耗材从平台脱离,导致打印失败。分层厚度对成形件的表面形貌和粗糙度影响较小。通过四因素三水平正交实验,运用极差分析得出最佳尺寸精度的工艺组合:打印温度240℃、打印线宽0.4mm、打印速度30mm/s、分层厚度0.2mm。（2）研究了催化气体流量、脱脂时间、脱脂温度对生坯脱脂效果的影响。催化气体流量越大、脱脂时间越长,脱脂质量越好,脱脂率越高;增大脱脂温度也能提高脱脂率,但较高的脱脂温度会使作为骨架支撑的辅助粘结剂分解,降低了脱脂坯的强度。（3）研究了烧结温度、保温时间、烧结氛围对316L零件成形性能的影响。随着烧结温度和保温时间的增加,零件的尺寸收缩和致密度不断增大,在N2氛围中烧结零件的尺寸收缩和致密度比真空氛围略小。烧结温度越高,金属颗粒熔化结合更均匀,表面粗糙度更低;保温时间对表面粗糙度影响较小;N2氛围中的烧结件表面较粗糙。不同烧结工艺下,烧结件的物相成分主要为奥氏体组织;烧结温度越高、保温时间越长,烧结件内部的孔隙度越小,N2氛围中的烧结件孔隙度略大。烧结温度越高,烧结件的显微维氏硬度、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率越大;N2氛围的烧结件强度更高,但塑性较差;保温时间对烧结件的力学性能影响较小。
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