摘要：河北科技大学机械工程学院杨光教授团队，在国际著名期刊《Optics & Laser Technology》发布最新研究成果“In-situ X-ray imaging reveals the effect of spatter on single melt t

河北科技大学机械工程学院杨光教授团队，在国际著名期刊《Optics & Laser Technology》发布最新研究成果“In-situ X-ray imaging reveals the effect of spatter on single melt track at high layer thickness during laser powder bed melting”，通过原位X射线成像技术，实时监测了大层厚316L粉末在不同工艺参数下的熔化过程，量化了飞溅尺寸、出射速度和角度；建立了飞溅与熔道表面缺陷的直接关系。杨光教授、孙占朋副教授为通讯作者。

论文亮点：

1、原位X射线成像揭示了飞溅与熔道缺陷之间的直接联系。

2、部分团聚飞溅在熔道形成过程中发挥着重要作用。

3、大层厚下，工艺参数对飞溅行为有着复杂的影响。

4、飞溅落点位置偏差可能导致熔道表面凸起、颈缩以及间断等现象。

5、团聚状飞溅物的喷射速度可成为工艺监测的一个关键指标。

论文图片：

图1 原位X射线成像系统原理图及实验装置

图2 不同激光功率下LPBF熔道形成过程

图3 不同类型飞溅物形成机制示意图

图4 不同工艺参数下飞溅物的尺寸

图5 飞溅物与熔道形成之间关系的示意图

主要结论：

利用微焦点原位X射线成像系统直接观察了大层厚316 L不锈钢粉末的熔化过程，分析了熔道的形成过程和飞溅行为，揭示了飞溅与各种缺陷之间的关系。主要结论如下

（1）大层厚下，飞溅的尺寸分布范围更广。团聚飞溅的最大尺寸可达350 μm，约为原始粉末平均直径的10倍。部分团聚飞溅汇入熔池，成为熔池液体质量的重要组成部分，这也是对飞溅在熔道形成过程中的一个新认识。

（2）熔滴飞溅和团聚飞溅具有更低的出射速度和更宽的出射角度分布。此外，由于大层厚下随机性因素增加，激光参数对飞溅行为的影响更加复杂。

（3）液滴飞溅和团聚飞溅直径影响熔道的尺寸一致性及表面质量。液滴飞溅落到熔道上，可能会出现表面凸起，液滴飞溅逃逸影响熔道高度一致性；团聚飞溅引起的熔池表面的剧烈波动会导致熔道表面呈波纹状。此外，团聚飞溅的落点偏差会导致熔道出现颈缩甚至间断。

论文引用：

S. C. Liu, Z. P. Sun, Z. A. Yan, et al. In-Situ X-ray Imaging Reveals the Effect of Spatter on Single Melt Track at High Layer Thickness During Laser Powder Bed Melting[J], Optics & Laser Technology, 2024 (187):112717.

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来源：江苏激光联盟