钛合金增材制造的温度场和应力场数值模拟

【作者】 穆鑫然； 周赟宁； 王敏； 梁立红；

【机构】 北京化工大学；

【摘要】 本文针对激光金属沉积(LMD)技术制备Ti-6Al-4V钛合金过程中的热-力耦合问题展开研究。通过建立融合生死单元技术和移动热源法的有限元模型,重点分析了50%搭接率条件下逐层沉积过程中的温度场演化规律及热积累效应,以及由周期性热循环引发的残余应力场。在多层多道沉积工艺中采用平行沉积方式,前道或前层沉积层尚未冷却便紧接着进行下道或下层沉积,这使得后道或后层沉积处于预热状态。在此过程中,热积累效应不断加剧,最终导致熔池深度增大。在多道沉积层中的应力进行了数值仿真分析,表示第二道沉积层可以明显减少上一道沉积层的残余应力。该热力耦合模型为优化钛合金增材制造工艺参数、实现残余应力的主动调控提供了理论支撑,对提升复杂构件成形质量具有重要工程价值。更多还原