金屬粉末選擇性激光熔化成形模擬及試驗研究.pdf

1、選擇性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)是在選擇性激光燒結(jié)(SLS)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種直接金屬成形技術(shù)。該工藝過程中金屬粉末在高能激光輻照下完全熔化并發(fā)生冶金結(jié)合，加工的零件不需要后處理其致密度近乎100%，且具有較好的力學(xué)性能。然而SLM成形過程溫度梯度大，材料快速熔凝使成形件產(chǎn)生缺陷較多，要加工出質(zhì)量與精度較高的零件還需在材料與工藝參數(shù)方面改進(jìn)，為此，揭示SLM成形機(jī)理、控制熔化成形過程對于改進(jìn)工藝

2、參數(shù)與選擇合適的材料具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 本課題采用計算機(jī)數(shù)值模擬與試驗相結(jié)合的方法對SLM成形過程進(jìn)行了深入的研究。采用通用有限元分析軟件ANSYS自帶的參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)對SLM過程進(jìn)行建模并參照實際試驗的環(huán)境施加邊界條件，然后進(jìn)行溫度場數(shù)值模擬。模擬結(jié)果考察不同工藝參數(shù)對溫度場影響，同時也探討了熔池尺寸與激光能量密度的關(guān)系。溫度場分析可為試驗過程中選擇合理的工藝參數(shù)提供可靠理論依據(jù)。
　　 在SLM成

3、形過程中，材料的瞬間熱脹冷縮作用使成形件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力大小受溫度梯度的影響。在得到溫度場分布結(jié)果以后，利用ANSYS的熱——結(jié)構(gòu)耦合方法對SLM過程的應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果直觀顯示了SLM成形件應(yīng)力的分布狀況。為了降低殘余應(yīng)力并使之分布更加均勻，采用基板預(yù)熱或分區(qū)掃描的方法可使應(yīng)力分布得到較大的改善。
　　 在數(shù)值仿真結(jié)果的指導(dǎo)下，優(yōu)化了SLM成形過程的掃描工藝參數(shù)。在本實驗室自主研發(fā)的HRPM系列的快速制造設(shè)備上