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题名基于选区激光熔化316L不锈钢晶粒生长的仿真分析
被引量：2
- 1
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作者
袁美霞
弓懿
刘琪
寇莛彧
柳校可
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机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
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出处
《精密成形工程》
北大核心
2023年第7期156-165,共10页
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基金
国家自然科学基金(52105426)
北京建筑大学研究生创新项目(PG2022134)。
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文摘
目的针对选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒生长行为难以被观测且观测成本高的问题,预测不同激光功率(P)、扫描间距(h)下选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒类型、尺寸大小及生长角度,探究不同P-h组合对晶粒生长行为的影响规律。方法基于元胞自动机模型,采用全因子法设计16种P-h组合,从微观尺度模拟不同成形面316L不锈钢的晶粒生长变化情况,并对模拟结果进行数据统计分析。结果在平行于激光扫描方向的xy平面上,分布着大量晶粒直径小于60μm的等轴晶;而在垂直于激光扫描方向的xz、yz平面上,晶粒直径大于120μm的柱状晶分布得更多。随着扫描间距的增大,xz、yz两平面上的平均晶粒尺寸不断减小,而xy平面上的平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势。当P=150 W、h=0.18 mm时,xy平面上的平均晶粒尺寸最小,绝大部分晶粒直径小于20μm,晶粒生长角度均匀分布在0°~90°,没有出现晶粒生长向大角度偏移聚集的现象。结论不同P-h组合能够通过改变熔池凝固时的冷却速率对选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒生长行为产生显著影响,在较低的激光功率下,适当提高扫描间距能够有效细化晶粒,减少晶粒生长向大角度偏移聚集的现象。
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关键词
选区激光熔化
激光功率
扫描间距
晶粒尺寸
晶粒生长角度
316L不锈钢
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Keywords
selective laser melting
laser power
scanning distance
grain size
grain growth angle
316L stainless steel
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分类号
TG665
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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题名SLM成形钛合金薄壁结构边缘挂渣及中心凹陷研究
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作者
刘琪
袁美霞
寇莛彧
柳校可
蒋林林
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机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第13期187-197,共11页
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基金
国家自然科学基金(52105426)
北京建筑大学研究生创新项目(PG2023135)。
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文摘
目的探讨激光功率和扫描速度对选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形钛合金Ti-6Al-4V薄壁结构边缘挂渣及尺寸精度的影响规律,分析薄壁中心凹陷的主要原因。方法设计两因素三水平试验,对比不同工艺参数下成形薄壁上表面微观形貌及壁厚,提出影响薄壁边缘挂渣和中心凹陷的机理,并得到较优的成形工艺参数。结果挂渣现象对薄壁尺寸精度的影响较大,薄壁的厚度越小,影响越大。当薄壁厚度达到2 mm时,边缘挂渣区域厚度明显减小。相较于扫描速度,激光功率对挂渣区域厚度的影响更大。采用低激光功率、较高扫描速度有助于减小挂渣区域厚度。激光能量密度越大,SLM成形薄壁尺寸误差越大,二者存在三次非线性关系。结论在低激光功率对应的低能量密度下,成形薄壁尺寸误差较小,当能量密度为44.44 J/mm^(3)时,薄壁获得了最小壁厚(529.37μm)。试验获得的成形薄壁结构误差最小的工艺参数为P=200 W,v=900 mm/s,h=50μm。SLM成形过程中的勾边扫描策略及残余应力导致的翘曲变形是造成薄壁中心凹陷的主要原因。
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关键词
选区激光熔化
钛合金Ti-6Al-4V
薄壁结构
边缘挂渣
中心凹陷
激光功率
扫描速度
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Keywords
selective laser melting
titanium alloy Ti-6Al-4V
thin-walled structure
edge slagging
central depression
laser power
scanning speed
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分类号
TG665
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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题名脉冲激光SLM工艺参数对钛合金成形质量的影响
被引量：1
- 3
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作者
袁美霞
寇莛彧
刘琪
华明
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机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期430-438,共9页
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基金
国家自然科学基金(51975006)
北京建筑大学研究生创新项目(PG2023135)。
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文摘
目的 针对SLM成形试件表面质量差且边缘凸起严重的现象,研究脉冲激光SLM成形钛合金试件过程中工艺参数对表面质量、边缘凸起行为及致密度的影响规律,优化工艺参数。方法 通过调整曝光时间及点、线间距,制备了15个块状试件,通过激光显微系统来观测表面形貌,分析其表面缺陷,并采集表面粗糙度及平均台阶高度的数据,通过阿基米德排水法测量试件致密度。结果 随着线间距的增大,试件的表面质量及致密性都呈先上升后下降的趋势,而试件边缘平面和中间平面的平均高度差则是先增大后减小;随着曝光条件的增强,试件的表面质量和致密性都呈下降的趋势,而试件边缘平面和中间平面的平均高度差则在一定程度上减小。当线间距、曝光时间、点间距分别为0.1 mm、60μs、30μm时,试件表面粗糙度最小,为2.563μm,致密度最大为97.03%;当线间距、曝光时间、点间距分别为0.15 mm、80μs、40μm时,试件边缘平面和中间平面的平均高度差最小,为69.865μm。结论 在低曝光条件下,试件各个位置的表面粗糙度较为均匀,适当调整线间距有利于获得表面质量和致密性良好、表面缺陷较少的试件,并且在一定程度上SLM成形钛合金的表面粗糙度和致密性存在相关性。高曝光条件虽然会降低试件的表面质量,但在一定程度上可以减少试件边缘的凸起现象。
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关键词
工艺参数
SLM
钛合金
表面质量
致密度
边缘凸起
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Keywords
process parameters
SLM
titanium alloy
surface quality
density
edge bulge
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分类号
TG665
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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