精密成形工程

作者：李博洋, 刘强, 陈宜, 胡万谦, 黄永德

单位：1.南昌航空大学 航空制造工程学院,南昌 330063; <br>2.台州学院智能制造学院,浙江 台州 318000; <br>3.江西宝航新材料有限公司,南昌 330063

关键词：选区激光熔化,悬垂结构,有限元模拟,过渡圆角,残余应力

基金：国家自然科学基金（52065048）; 先进焊接与连接国家重点实验室开放课题研究基金（AWJ-22Z02）

目的 建立选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）成形拱形悬垂结构的仿真模型。通过改变其过渡圆角半径R的大小,分析圆角半径R对SLM成形试样形变场和应力场的具体影响。方法 采用Simufact Additive软件,对SLM成形高强度铝合金无支撑拱形悬垂结构进行模拟仿真。分析了SLM成形试样形变与应力集中区域的分布特征。同时,探讨了过渡圆角半径R对变形量和应力值的影响,并对比了实际试样的测量结果,验证了模拟的可靠性。结果 从基板上切除试样前后,其形变场分布发生了变化。切除前,较大形变位于底部与基板接触区域的外侧,最大形变量随着R的增大而减小,当R从4 mm变化到8 mm时,最大形变量从0.322 mm变化到0.277 mm。模拟的形变量变化趋势与实际测量值吻合。在应力场方面,从基板上切除试样前,应力场的分布与形变场的类似。切除后,底部外侧区域和水平区域的残余应力得以释放,但圆角区域还存在较大应力。在温度场方面,对于圆角区域中心位置（1/2R处）,在成形3层后,当R=4 mm时,温度最高为483 ℃,当R=8 mm时,温度最低为420 ℃,R的增大改善了圆角区域的热量集中现象。结论 根据温度场-应力场-应变场之间关系,对于无支撑拱形悬垂结构零件,应选取较大的过渡圆角半径R,切除后零件产生变形主要是由于底部与基板接触区域的外侧以及水平悬垂区域下侧的拉应力释放。

来源：2025年第9期

《精密成形工程》期刊编辑部

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