【摘要】：選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術(shù)作為快速成型(Rapid Prototyping and Manufacturing,RPM)加工工藝重要組成部分,是一種利用激光加熱金屬或者合金粉末直接熔化凝固成金屬零件的快速、高效、應(yīng)用能力強的制造技術(shù),由于傳統(tǒng)加工方式的局限性,選擇性激光熔化成型技術(shù)逐漸成為高精密器件的加工方式。由于SLM加工過程高溫瞬時性、傳熱過程復(fù)雜性、影響因素混合性等諸多因素的影響,通過試驗研究需要投入較大的物力、財力、人力,較難直接用試驗的方法準(zhǔn)確測定從金屬粉末到熔化-熔融-凝固一系列傳熱過程和應(yīng)力分布情況,所以很有必要通過數(shù)值模擬研究分析諸多影響因素及其相互關(guān)系,越來越多的研究人員也通過數(shù)值模擬的方法研究工藝參數(shù)、材料屬性、環(huán)境等因素對SLM加工技術(shù)溫度、應(yīng)力分布影響,不僅節(jié)省物力財力投入減少研究成本,同時可以客觀為試驗提供有力理論依據(jù)。本文采用有限元法研究了 Ti6A14V(TC4)合金材料從粉末態(tài)到實體態(tài)轉(zhuǎn)變過程中溫度-應(yīng)力分布特征,分析了 SLM瞬態(tài)過程三維溫度場、應(yīng)力場分布規(guī)律。詳細(xì)討論了能量密度、激光掃描路徑間距、掃描速度、基板材料等因素對加工過程影響,并且探討了實體內(nèi)部溫度隨時間變化規(guī)律、路徑長度對熔融道間的溫度應(yīng)力隨時間變化影響以及不同功率-速度工況下熔縫處溫度應(yīng)力分布規(guī)律以及熔池體積分布規(guī)律。研究結(jié)果表明,通過研究三維方向上的溫度-應(yīng)力分布,可以發(fā)揮數(shù)值模擬的優(yōu)勢即清晰的呈現(xiàn)SLM掃描過程中溫度和應(yīng)力隨時間的變化規(guī)律,在一定范圍內(nèi)增加熔道長度有利于降低溫度梯度從而降低應(yīng)力峰值,最后,通過分析不同掃描功率-速度工況下的熔縫處溫度、應(yīng)力、熔池體積分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)增加能量密度熔池最高溫度、應(yīng)力峰值和熔池體積相應(yīng)增加。本文的研究結(jié)果可以為工程試驗提供理論基礎(chǔ)和實際指導(dǎo)意義。
【圖文】：

華北電力大學(xué)N學(xué)位論文逡逑為保證材料屬性參數(shù)的可靠性和更加真實工況，作者通過查閱大量文獻資料逡逑以爭取數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，如圖３－３所示，導(dǎo)熱系數(shù)、焓值、比熱、總換熱系數(shù)、力逡逑學(xué)參數(shù)等均是隨溫度變化的動態(tài)參數(shù)，通過驗證結(jié)果說明在同樣材料屬性和功率、逡逑速度工況下，其最高溫度和在三維實體材料中的溫度分布如圖３－１—致，，例如在逡逑垂直于掃描方向距掃描中心距離0．0５ｍｍ時ｐ５點位置溫度都約為２２５０Ｋ，可以逡逑認(rèn)為本文模擬材料屬性和運行參數(shù)可行。逡逑表３－１邋Ｈｕａｎｇ模擬參數(shù)１２１逡逑＿參數(shù)邐數(shù)值逡逑激光功率，／＞（Ｗ）邐１２０逡逑掃描速度，Ｆ邋（ｍｍ／ｓ）邐２２０逡逑激光半徑，ｗ邋（ｍｍ）邐０．０５逡逑路徑間距，ｄ邋（ｍｍ）邐０．０５逡逑粉層對激光的吸收率

IXYZ方向溫度一應(yīng)力分布監(jiān)測點
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG665;TN249

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 羅強;王理;周之入;劉思維;;TA16和TA17鈦合金熱物理性能與溫度的關(guān)系[J];機械工程材料;2009年10期

本文編號：2593746