1 中北大学机械工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030051
选区激光熔化(SLM)技术在加工中空薄壁结构方面具有巨大优势, 通过刚度理论计算并设计中空等刚度薄壁结构, 依据试验和数值模拟结合的方法验证设计的正确性。结果表明, 在弯曲载荷下, 变形区域主要集中在弯矩最大的中线处附近, 在相同力加载下, 所设计的三种空心矩形截面薄壁结构零件的位移几乎相同, 对于单薄壁结构零件, 由于弹性模量低于实体块零件的弹性模量, 导致其中心所产生的位移小于空心矩形截面薄壁结构零件。对薄壁结构有限元模型的弯曲过程进行仿真, 获得的等效应力应变等模拟结果与试验结果吻合。研究结论可以为SLM加工薄壁结构时进行截面设计提供理论支撑。
选区激光熔化 钛合金 薄壁结构 轻量化 弯曲变形 selective laser melting titanium alloy thin-walled structure lightweight bending deformation
1 中北大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学机械工程学院, 山西 太原 030051
3 中北大学先进制造技术山西省重点实验室, 山西 太原 030051
4 晋西车轴股份有限公司, 山西 太原 030027
选区激光熔化作为一种新型的绿色制造技术, 在加工内部复杂界面的结构件时有着独特的优势。本文设计了一组带有优化半径的金刚石点阵结构并通过选区激光熔化技术成型, 观察其表面形貌并对比分析了3种不同热处理工艺下试样微观组织的变化。研究结果表明试样成型质量较好, 结构表面带有粘粉和波纹; 同时发现热处理后, 组织中Si相从过饱和的α相中析出, 而Al相在远离Si的区域内均匀分布, 这与未热处理之前的Al、Mg相均匀分布形成对比。
选择性激光熔化 微观组织 热处理 表面形貌 selective laser melting microstructure heat treatment surface topography
1 中北大学材料科学与工程学院，山西 太原 030051
2 中北大学机械工程学院，山西 太原 030051
3 中北大学先进制造技术山西省重点实验室，山西 太原 030051
采用ANSYS有限元软件，利用热-结构间接耦合的方法建立单层多道的应力场模型，对选区激光熔化AlSi10Mg应力场进行模拟。分析了内应力的分布和演变规律，以及不同曝光时间和点间距对残余应力的影响。研究发现，温度均匀化后熔池搭接区域的残余应力高(最高残余应力)，中心区域的残余应力低(最低残余应力)。随着ET和PD的增加，最高残余应力逐渐增大。然而，进一步增加PD，缺陷的形成导致应力有所降低。随着ET的增加和PD的降低，最低残余应力增加。
选区激光熔化 数值模拟 应力场 selective laser melting AlSi10Mg AlSi10Mg numerical simulation stress field
1 中北大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学机械工程学院, 山西 太原 030051
选区激光熔化是一种利用高能激光束选择性地熔化金属粉末, 进而直接制造复杂几何形状产品的增材制造技术。采用选区激光熔化技术成形AlSi10Mg样品, 通过改变扫描策略研究成形试样孔隙的分布与含量的变化; 借助ANSYS数值模拟, 从熔池特性的变化分析孔隙产生的原因。研究发现, 热量的过度累积会增加熔池的最高温度、液相时间和熔池尺寸, 降低熔池的冷却速度, 从而导致孔隙率增加; 隔层交替扫描和激光重熔扫描有效地降低了孔隙率, 孔隙分布均匀化; 激光重熔有助于成形高致密的铝合金零件。
选区激光熔化 数值模拟 扫描策略 孔隙 selective laser melting numerical simulation scanning strategy AlSi10Mg AlSi10Mg porosity
