设计·研究
(电加工与模具》2010年第2期
电子束快速成形研究进展及关键问题分析
贾文鹏，汤慧萍，贺卫卫，刘海彦，黄瑜，杨鑫
（西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室，陕西西安710016）
摘要：电子束快速成形效率高，可加工材料范围广，具有高真空保护，是粉末近净成形的前沿技术和重要发展方向。概述了电子束快速成形研究进展，针对影响成形质量和精度的吹粉、球化、零件变形、残余应力、表面粗糙度、缺陷控制等关键问题，从电子束与粉末相互作用、粉末烧结及熔化、温度场及应力应变演化的角度着重进行了分析，并据此提出具体解决措施和研究重点。
关链词：电子束快速成形：关键问题
中图分类号：TG669
文献标识码：A
文章编号：1009279X(2010)02004104
TheDevelopment and KeyProblems of ElectricBeamRapidForming Jia Wenpeng,Tang Huiping,He Weiwei,Liu Haiyan,Huang Yu,Yang Xin(Northwest Institute for Nonferrous Metal Research,Xi'an 710016,China）
Abstract: The Electric Beam Rapid Forming process has the characteristic of high efficiency, broad material choice, high build speed, vacuum protection, and offers a high level of geometric free-dom together with first-class material properties. All these made it the important development direc-tion and front area of powder net shaping. In this paper, the development of electric beam rapid form-ing research is reviewed, the key problems, such as blowing powder, balling, distortion, remained stress, coarseness exterior surface, defect control, are analyzed from the aspects of the interaction be-tween electric beam and powder, the sintering and melting of powder, the evolution of temperature and stress/strain fields. Then the methods cope with these problems are also put forward
Key words: electric beam rapid forming;key problem
电子束快速成形技术是集成了计算机、数控、高能束和新材料等技术而发展起来的先进制造技术，它采用电子束在计算机的控制下按零件截面轮廊的信息有选择性地熔化金属粉末，并通过层层堆积，直至整个零件全部熔化完成，最后，去除多余的粉末便得到所需的三维产品。与激光及等离子束快速成形相比，电子束快速成形技术具有能量利用率高、功率大，加工速度快，运行成本低，高真空保护等优点，是高性能复杂粉末冶金件的理想快速制造技术，在航空航天、汽车及生物医学等领域有广的发展前景。
收稿日期：20091028
基金项目：国家科技支撑“低氧钛粉及高性能钛粉末冶金制品制备
技术资助项目（2007BAE07B05）
第一作者简介：贾文爵，男，1969年生，博士，工程师。
1电子束快速成形研究进展
相对于激光及等离子束快速成形，电子束快速成形出现较晚，但自2001年瑞典Arcam公司确立电子束快速制造技术（electronbeammelting，EBM) 以来，由于该技术在粉末近净成形精度、效率、成本及零件性能等方面具有的独特优势，电子束快速成形的研究在国外很快成为前沿和发展方向，美国北卡罗来纳州大学、英国华威大学、德国纽伦堡大学、波音公司、美国Synergeering集团、德国FruthInno-vativeTechnologien公司及瑞典VOLVO公司积极开展了相关研究工作[2-6]。目前，在电子束快速制造设备方面：Arcam公司已开发出集成化的EBMS-12和EBMS-12T（图1a)；在工艺方面：美国Calcam 公司{]采用EBM技术已制备出了全致密、力学性
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