层间停留时间对SLM成形Ti6Al4V应力场模拟研究

作者：冯庆晓; 李多生; 叶寅; 王明娣; 王国波; 王凯

来源：应用激光, 2021, 41(06): 1249-1256.

DOI：10.14128/j.cnki.al.20214106.1249

• 选区激光熔化
• 数值模拟
• 层间停留时间
• 应力场

选区激光熔化(SLM)技术广泛应用于三维复杂零件的增材制造成形,但激光的瞬间高温易对零件产生热应力,影响加工质量。建立Ti6Al4V三维有限元模拟模型,对SLM沉积成形过程进行了模拟研究,探究双层多道沉积模型的层间停留时间对温度分布及热应力演变规律的影响。结果表明,模拟熔池与试验结果吻合良好,验证了模型准确性。第一层沉积后,由表层的温度分布得出施加停留后冷却显著的效果,停留时间的增加使得导热条件变好,重熔作用增强。冷却后,X方向应力呈现"锯齿状"分布,最大应力出现在搭接处,随着层间停留时间从无停留增加到60 s,X方向应力逐渐减小,最大降幅30%;Y方向应力呈现"凸"形及"凹"形的分布规律,残余应力沿扫描方向呈"条带状"分布;Y方向Top路径最大应力先增大后减小,Middle及Bottom路径应力呈现减小的趋势。因此,适当的层间停留时间可使热传导趋于稳定,有效降低冷却后残余应力。

• 单位
  南昌航空大学; 苏州大学