零件铸造成型过程中产生的问题及解决方法

翘曲

含义：成型零件不同程度的边缘翘曲和整体翘曲，具体表现在零件和基板接触的边界及长条形零件的整体翘曲。

这是由于粉末熔化后上下两面的冷却速度不同，上面接触空气冷却快，下面接触基板冷却慢，从而形成不对称的内应力，进而导致宏观翘曲，这尤其是体现在零件与基板接触的边缘位置。

解决办法是：提升成型腔内温度；优化扫描路径，用较短的扫描路径和小范围多次数扫描方式替代原先的扫描方法。

球化

含义：球化现象是一种金属液体从熔化到凝固过程中,液态金属熔池在金属液与周边介质的界面张力的作用下收缩成球状,凝固后形成一串球化珠的现象。球化现象，是为了让熔化的金属液表面与周边介质表面构成的体系具有最小自由能，然后在液态金属与周边介质的界面张力作用下,让金属液表面形状向球形表面转变的一种现象。球化会让金属粉末熔化后无法凝固形成连续平滑的熔池,因而形成的零件疏松多孔,致使成型失败。

这是因为如果激光无法完全穿透熔化粉层,形成的熔池可近似认为仅有气液界面.无论如何调节成型参数,熔池表面(气液界面)都会在气液界面张力作用下,向着具有最小吉布斯表面自由能的球形表面转变,因而熔池必然发生球化。如在固体基础上成型,且对固体基础有足够的熔化量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池部分以及熔化固体基础所形成的下部熔池部分。上部熔池的气液界面总有使熔池有发生球化的趋势.下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用,如下部熔池熔液足够多,则会完全抑制上部熔池的球化趋势。

解决办法是：增加对固体基础的熔化量能有效弱化球化现象。由于降低扫描速度、增加激光功率、采用薄粉层都有利于增加对固体基础的熔化量,因此通过合理的激光成型参数设置,可以有效弱化球化现象。

气孔

含义：金属粉末颗粒之间的孔隙中充满了气体，在成型过程中，也需要采用保护气体，因此成型过程完全处于气体氛围中。在金属粉末快速熔凝过程中，有些气体来不及从熔池中溢出，但也无法与熔池内的金属互溶，熔液凝固后使得新凝固层存在微小气孔。

这是因为减少气孔的主要措施是增加气体的逃逸机会，为此可将粉层设置得尽量薄些，这样粉层形成的熔池较浅，原先在粉末中的气体逃逸机会将大大提高。成型过程中，保证对上一层已凝固层有足够的重熔量，这样会增加存留在上层凝固层中的气体逃逸机会。

裂纹

含义：由于成形过程中经历了快速熔化和冷却的过程，如果基板预热温度不足易在制件与基板间产生过大的温度梯度以至于发生宏观裂纹，导致制造失败，耗费过多的资源。当激光能量比较小时，孔隙和氧化夹杂物等缺陷增多会引发微裂 纹的出现。在熔体凝固的后期，由于各部分凝固速度不同产生不均匀收缩，进而产生局部应力， 超过材料的强度极限时发生裂纹缺陷，裂纹形状可观察到为不规则锯齿状，这种为热裂纹。

解决办法是：基板预热；工艺参数调控。

飞溅

在SLM制造过程中，聚焦的高能激光束会让金属熔池在激光的光斑中心位置的材料达到气化点，故而反冲气压就会在熔池之上形成。当低的反冲汽压在SLM过程中于平直化熔池时，高的反冲汽压会导致熔池材料由于熔体的驱逐导致移开。喷射的金属会很快冷却和固化，从而形成不同直径的颗粒，主要取决于固化过程。这些颗粒在本文中被称之为液滴颗粒。此外激光羽毛化动力学在非金属粉末周围的熔池影响导致熔池周围的粉末从粉末床分离。这些颗粒被称之为飞溅粉末。这两类飞溅均沉积在未熔化的粉末或者凝固层上。

解决办法是：往设备成型室内通入保护气流予以吹除。