【摘 要】
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激光选区熔化成形技术（SLM）是增材制造（AM）技术领域最有发展前景的技术之一,具有成形精度高、可选用的加工材料广泛、成形零件的机械性能优良等优势。在SLM成形过程中,零件中的温度分布极不均匀且随时间快速变化,较大的温度梯度会引起零件内部产生残余应力和变形,从而影响成形质量。本文基于ABAQUS软件对SLM成形过程中零件的温度场和应力场进行了分析,并对SLM成形路径进行了排序,为SLM成形工艺中路
【基金项目】
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国家自然科学基金（61802018）；
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激光选区熔化成形技术（SLM）是增材制造（AM）技术领域最有发展前景的技术之一,具有成形精度高、可选用的加工材料广泛、成形零件的机械性能优良等优势。在SLM成形过程中,零件中的温度分布极不均匀且随时间快速变化,较大的温度梯度会引起零件内部产生残余应力和变形,从而影响成形质量。本文基于ABAQUS软件对SLM成形过程中零件的温度场和应力场进行了分析,并对SLM成形路径进行了排序,为SLM成形工艺中路径选择提供参考。首先,应用ABAQUS有限元分析软件建立了SLM加工过程中单层成形和多层成形零件的温度场数值模型。分析得出在多层成形中,当前层的成形对已成形层部分有重熔作用,而且随着成形层数的增加,成形零件的散热条件逐渐变差,全局最高温度升高,液态熔池尺寸增大,在此情况下成形零件的尺寸精度和表面质量难以控制。所以在多层成形中,随着成形层数的增加,应改变激光功率或增加层间冷却时间,以减少成形零件内部的热积累,获得更为均匀的温度场分布。其次,在温度场计算结果的基础上建立了应力场数值模型,分析得出在多层成形过程中,成形当前层会对已成形部分有应力释放的作用,随着成形层数的增加,等效应力的最大值逐渐下降。加工完成后,零件内部的残余应力主要来自于冷却过程中产生的拉应力。最后,以零件的散热情况、残余应力分布、翘曲变形量为评判条件,对同向成形、交错式成形、螺旋线成形和Hilbert曲线成形这四种成形路径进行了分析和排序,为SLM技术在实际生产中的路径选择提供参考。
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