金属学报

作者：王霞, 王维, 杨光, 王超, 任宇航

单位：1.沈阳工业大学机械工程学院 沈阳 110870；2.沈阳航空航天大学机电工程学院 沈阳 110136

关键词：激光沉积,热力演化,尺寸效应,有限元仿真,薄壁结构,

基金：国家自然科学基金项目(51975387);国家重点研发计划项目(2016YFB1100504);沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室开放基金项目(SHSYS2015006)

为研究激光沉积TC4单道薄壁结构热力演化的尺寸效应，采用有限元仿真和实验相结合的方法，分析了薄壁结构长度对温度、应力和基板变形的影响，并通过热电偶测温、基板残余变形验证了模型的可靠性。结果表明，熔池温度随层数循环递增，停光瞬间，试件最高温度急速下降，最低温度以抛物线形式持续上升。长度增加，对熔池极值温度影响不大，但会导致冷却曲线曲率变小，稳定降温速率加快，温度梯度变大。沉积过程中首层应力最大，随层数增加，应力递减，冷却过程中又逐步回升。长度增加，导致首层应力增大，沉积过程中低应力区和冷却过程中高应力区均围绕在薄壁结构附近，其范围扩大，但数值未见增大。沉积过程中基板会产生方向和大小不断变化的纵向翘曲变形，冷却后固定为朝向光源。长度增加，翘曲会更加明显。冷却过程中，基板变形比温度和应力更早达到平衡。

来源：2020年第5期

《金属学报》期刊编辑部

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