沉积路径对激光增材制造结构件残余应力的影响

张义福; 张华; 朱政强; 苏展展

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沉积路径对激光增材制造结构件残余应力的影响

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以H13工具钢粉末为原材料,使用激光金属沉积技术快速成形薄壁结构件.采用Fluent开发气体/金属粉末流计算流体动力学(CFD)模型,分析强制对流热损失参数.建立沉积过程热流本构方程,采用生死单元技术模拟金属沉积,基于APDL语言进行编译加载,实现激光金属沉积3D热-力顺序耦合有限元模拟.分析沉积路径对薄壁结构热分布和残余应力场分布不同模式的影响.结果表明:直壁结构拐角局部存在超过工件拉伸强度的残余拉应力,从而导致裂纹生成;与单向沉积路径不同,之字形沉积路径在沉积层中诱导不同符号的残余切应力;单向沉积壁温度梯度相对较低,其残余应力略低于之字形沉积壁,但成形结构件的整体质量较低;残余应力计算结果与实验测量值相吻合,可为特定零件几何形状沉积提供参考.

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来源
《上海交通大学学报》 |2019年第12期|1488-1494|共7页
作者
张义福; 张华; 朱政强; 苏展展;
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作者单位

南昌大学机电工程学院;

南昌330031;

九江学院机械与材料工程学院;

九江332005;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类计算机辅助机械制造;激光加工;
关键词
H13工具钢; 激光金属沉积; 热流本构方程; 3D热-力顺序耦合有限元; 残余应力场;

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