钛合金薄壁件选区激光熔化应力演变的数值模拟

柯林达¹，殷杰²，朱海红²，彭刚勇²，孙京丽¹，陈昌棚²，王国庆³，李中权¹，曾晓雁²

1. 上海航天精密机械研究所上海金属材料近净成形工程技术研究中心2. 华中科技大学武汉光电国家研究中心3. 中国运载火箭技术研究院

摘 要：建立了选区激光熔化（SLM）热-结构耦合瞬时动态有限元模型,探究了激光扫描速率和铺粉层厚度对SLM成形钛合金薄壁件应力演变的影响。结果表明,在热循环作用下,SLM成形钛合金薄壁件的应力演变呈周期性变化。在热应力循环去应力退火作用下,热应力极大值在加热阶段先增加后减小,最后在冷却阶段趋于稳定并接近残余应力。SLM成形薄壁件最终残余应力小于加热过程中的瞬时应力峰值。随沉积高度的增加,热循环作用减弱,应力极大值下降幅度逐渐减小。经过多次热循环去应力退火作用后,SLM成形薄壁件过程中的热应力极大值下降幅度可达30%以上。

关键词：钛合金;薄壁件;应力演变;选区激光熔化;增材制造;