作者单位
摘要
1 燕山大学机械工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 陆军工程大学石家庄校区火炮工程系,河北 石家庄 050003
激光选区熔化(SLM)成形316L不锈钢的内部残余应力是影响成形件力学性能的关键因素之一。考虑到重熔回火效应对残余应力的影响规律,笔者提出了成形件“层间激光重熔”的成形方式,针对性研究了层间重熔对SLM成形件内部残余应力的影响。利用有限元软件Abaqus建立成形过程的三维瞬态仿真模型,模拟了间隔1~10层重熔与未重熔成形件内部残余应力的变化规律,并通过实验研究了间隔2、5、10层重熔与未重熔成形件的内部残余应力、显微组织、表面形貌、抗拉强度、冲击韧性及显微硬度。结果表明:层间激光重熔在重熔层及其相邻层产生的回火效应有利于降低成形件内部的残余应力,使力学性能得到改善。当重熔间隔为2层时,成形件内部残余应力的测量值和模拟值分别较未重熔样件降低了77.1%和70.6%,同时成形件的抗拉强度达到702.99 MPa,相较于未重熔样件提高了6.2%;冲击吸收功达到209.5 J,相较于未重熔样件提高了11.97%;显微硬度达到391.8 HV,相较于未重熔样件提高了6.35%。分析认为,采用层间激光重熔方式可以显著降低成形件内部的残余应力,提高成形件的力学性能。
激光技术 激光选区熔化 层间激光重熔 316L不锈钢 内部残余应力 力学性能 显微组织 
中国激光
2023, 50(24): 2402302
作者单位
摘要
1 燕山大学机械工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 陆军工程大学石家庄校区火炮工程系,河北 石家庄 050003
利用选区激光熔化制造金属零件时,悬垂构件的可制造性和成形质量与添加的支撑结构密切相关。采用热弹塑性有限元分析方法,研究了不同支撑类型的热传导特性,并通过试验揭示了支撑类型对316L试件翘曲变形、表面形貌、显微组织及显微硬度的影响规律。结果表明:块状支撑的散热性能优于锥状支撑,将试件峰值温度降低了6.7%,温度振荡幅度降低了41.07%,而其较好的导热性能使试件下表面粗糙度降低了6.23%,同时悬垂区域金属组织中出现了细化晶粒(18.42 μm)及脆而硬的网状Cr、Ni相,显微硬度提高到234 HV。锥状支撑将试件变形降低了1 mm,而试件底部较少的气孔缺陷使硬度波动降低了14 HV。分析认为,组合支撑中增加块状结构的比例有利于提高试件成形精度和力学性能,增加锥状结构的比例有利于减小试件翘曲变形程度。
激光技术 选区激光熔化 支撑结构 316L 数值模拟 显微组织 
中国激光
2023, 50(16): 1602306
作者单位
摘要
陆军工程大学石家庄校区火炮工程系, 河北 石家庄 050003
采用选区激光熔化(SLM)技术制备了4Cr5MoSiV1钢试样,研究了回火处理对显微组织和力学性能的影响。研究表明:SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样在回火过程中发生了马氏体分解、残余奥氏体转变和碳化物析出,最终形成了稳定的铁素体和合金碳化物。试样经回火处理后,出现了晶粒形貌特征消失、晶粒尺寸增大等现象,导致其显微硬度和抗拉强度降低、断后伸长率增加。试样经450 ℃回火后析出了细小且均匀分布的碳化物,该碳化物通过沉淀强化作用使试样发生了二次强化。经600 ℃二次回火后试样的断后伸长率最大,为18.6%。未热处理和低温回火后试样的断口呈脆性解理断裂;中温回火后试样的断口呈准解理断裂;高温回火以及二次回火后试样的断口出现以韧性断裂为主的准解理断裂。
激光技术 选区激光熔化 4Cr5MoSiV1钢 回火处理 显微组织 力学性能 
中国激光
2019, 46(10): 1002005
作者单位
摘要
陆军工程大学石家庄校区火炮工程系, 河北 石家庄 050003
采用选区激光熔化(SLM)技术制备4Cr5MoSiV1模具钢试样, 研究激光线能量密度η对显微组织、碳元素损耗及显微硬度的影响。研究表明:SLM成型4Cr5MoSiV1模具钢试样的显微组织主要为马氏体和少量残余奥氏体。脱碳反应、飞溅行为和元素烧蚀共同造成碳元素的损耗, 当η=950 J·m-1时, 碳元素损耗率高达17.7%。随着η的增加, 试样的晶粒尺寸增大、碳元素损耗率升高、马氏体含量降低; 在同一η下, 试样过渡区的晶粒尺寸最小、碳元素损耗率最低, 而热影响区的晶粒尺寸最大、碳元素损耗率最高。随着η的减小, 孔隙缺陷增多; 当η过大时, 试样将出现冷裂纹缺陷。当η=905 J·m-1时, 试样显微组织均匀, 致密度高, 具有较高的显微硬度(熔池中心区域为710.3 HV, 过渡区为732.4 HV)。
激光技术 选区激光熔化 模具钢 显微组织 元素损耗 显微硬度 
中国激光
2019, 46(1): 0102007

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