激光选区熔化热输入参数对Inconel 718合金温度场的影响

张亮^1,2，吴文恒^1,2，卢林^1,2，倪晓晴^1,2，何贝贝^1,2，杨启云^1,2，祝国梁³，顾芸仰⁴

1. 上海3D打印材料工程技术研究中心2. 上海材料研究所3. 上海交通大学材料科学与工程学院4. 新泽西州立罗格斯大学机械与航天工程学院

摘 要：采用有限元模拟及实验验证相结合的方法,通过模拟随温度变化的粉体层和已凝固合金层的热物理参数转化及激光往复扫描过程等,研究了不同激光扫描速率和功率条件下,制件温度场分布、熔池大小的变化规律。基于激光线能量密度的激光热输入综合参数,总结了Inconel 718合金激光选区熔化过程中熔池大小的预测方法。结果表明,在激光的作用下,温度场等温线分布呈现椭球型,同时椭球型向已凝固合金层偏移。在本次实验参数研究范围内,激光线能量密度与成型过程中熔池大小之间呈线性增长关系。同时,本研究通过激光选区熔化设备制备了不同激光热输入条件下的Inconel 718合金试样,并对熔池大小进行了实验验证,所得实验数据与模型预测结果吻合良好。

关键词：激光选区熔化;有限元模拟;温度场;熔池大小;Inconel 718合金;