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《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
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激光选区熔化直接制造工业过滤器的初步研究

王迪  叶光照  吴世彪  杨永强  张明康  Neil Burns  
【摘要】:过滤器是一种实现滤浆中流固分离的装置。过滤器的设计,应在保证过滤精度的前提下尽可能减少对流体造成的阻力和压降。过滤器的过滤介质是实现过滤功能的部件,传统金属型过滤介质如金属网、多孔板等常需拼接封口,接口段将过于致密,增大过滤阻力;同时,接口的可靠性也直接影响过滤精度。金属3D打印技术是增材制造技术中的研究热点,用其制造过滤器,可以优化过滤器整体结构,使支撑结构与过滤介质统一,降低流体阻力和压降;缩短过滤器研发-制造周期,实现定制化过滤器快速制造。激光选区熔化技术(SelectLaserMelting,SLM)可以保证良好的尺寸精度(小于0.1 mm)和较好的表面粗糙度(Ra 30-50μm)。使用SLM技术直接成型金属过滤器,可免除过滤介质封口工艺,且在保证强度的前提下提高筛分面积百分率A_0,从而降低流动阻力。本文使用华南理工大学自主研发的SLM设备:DiMetal-280,对Croft Filters公司设计的两种过滤器模型进行3D打印,详细分析了过滤器加工质量和相应的原因,并使用ANSYS Fluent软件对过滤器网格结构的压降和流速特性进行初步仿真分析,指出采用SLM技术制造过滤器的发展方向,介绍了运用计算流体力学(CFD)技术设计高效低阻过滤结构并以SLM方法制造的研究路线。最后,对国外应用金属3D打印技术制造过滤器的情况进行了介绍。结论如下:(1)SLM技术可直接成型复杂多孔过滤结构、制造无额外支撑结构、无拼接口的过滤器。过滤介质中的网孔尺寸和金属丝径的误差都在0.1mm以下,成型精度高。(2)SLM技术成型的过滤网格中网格结点尺寸易偏大趋于球状,这一方面可以归因于球化问题,另一方面则可能是往复扫描激光束的热影响区对网格结点产生多次有效影响所造成的。网格线表面有金属粉末粘附现象,金属丝径更细时粉末粘附更严重,需要通过提高激光功率、适当降低扫描速度和减少铺粉层厚等优化手段加以改善。(3)使用SLM技术制造的过滤介质相对粗糙的表面形貌有利于提高过滤精度,但要防止粘附粉末脱落成为新的污染源。

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