Inconel 625合金SLM成形的仿真模拟及其热处理工艺
发布时间：2021-09-01 05:42
选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术是增材制造的一个重要的分支,其原理是将零件三维模型解析分拆为多个轮廓层,最终采用高能激光逐层熔化堆积使三维零件一次成形,是近年来材料成形领域研究的重点之一。Inconel 625镍基高温合金由于具备良好的高温力学性能和抗氧化性而作为一些航空、航天设备关键零件的材料。Inconel 625高温合金选区激光熔化成形是将SLM技术的快速成形、精确成形的优势与Inconel 625材料良好的高温性能相结合,构建出性能更稳定、结构更加复杂的零件,使Inconel 625材料在其它领域具有更加广阔应用前景,也是其它镍基高温合金未来的发展趋势。本文基于COMSOL Multiphysics软件对Inconel 625合金的SLM成形过程进行了有限元模拟。研究首先改进了传统SLM成形的激光光源的算法,考虑了激光在金属粉末颗粒之间互相反射的情况,使建立的光源模型更加精确。在确立了激光光源算法的基础上,添加导热模型和金属粉末层模型,最终成功的模拟出了Inconel 625粉末在SLM成形过程中的温度场和应力场的分布。通过分析激光功率...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLM成形的流程
SLM 加工的工作原理如图1-2 所示，利用高能激光按照模型的轮廓切片路径对粉末进行熔化，使粉末间达到冶金结合，该层扫描完成后工作台下降送粉层上升，刮板推进进行下一层铺粉，继续重复上述过程，逐层熔化、逐层叠加直至使粉末成形。（3）后处理阶段：在零件选区激光熔化成形后通常需要对其进行热处理。由于在成形的过程特定的短交互时间伴随着高度局部化的热输入导致大的热梯度，会产生高热应力；另一方面，薄层的快速凝固导致定向晶粒生长、化学成分的微观偏析和非平衡相的产生。因此，应该对 SLM 成形后的合金进行后处理，使材料的性能适应工作条件的要求，或者至少降低热应力。
- 11 -图 2-1 FORWARD LM120 选区性激光熔化设备Fig. 2-1 FORWARD LM120 Selective Laser Melting Equipmen纤激光器最大功率为 500W，具有多种扫描方式，包螺旋扫描、内外交替螺旋扫描、逐行扫描、分区扫线扫描和矢量扫描。由于本文中实验的试样几何形量较多，所以采用的扫描方式是分区扫描，即将粉扫描，该扫描方式的优点在于能够减少在成形的过用选区激光熔化（SLM）技术加工金属零件，直接据逐层熔化金属粉末，实现一次成形实体部件，具点。该设备可以打印的材料包括高温合金、不锈钢、钴铬合金、铜合金等，可应用于航空、航天、航业，设备的基本参数如表 2-1 所示。
本文编号：3376377
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLM成形的流程
SLM 加工的工作原理如图1-2 所示，利用高能激光按照模型的轮廓切片路径对粉末进行熔化，使粉末间达到冶金结合，该层扫描完成后工作台下降送粉层上升，刮板推进进行下一层铺粉，继续重复上述过程，逐层熔化、逐层叠加直至使粉末成形。（3）后处理阶段：在零件选区激光熔化成形后通常需要对其进行热处理。由于在成形的过程特定的短交互时间伴随着高度局部化的热输入导致大的热梯度，会产生高热应力；另一方面，薄层的快速凝固导致定向晶粒生长、化学成分的微观偏析和非平衡相的产生。因此，应该对 SLM 成形后的合金进行后处理，使材料的性能适应工作条件的要求，或者至少降低热应力。
- 11 -图 2-1 FORWARD LM120 选区性激光熔化设备Fig. 2-1 FORWARD LM120 Selective Laser Melting Equipmen纤激光器最大功率为 500W，具有多种扫描方式，包螺旋扫描、内外交替螺旋扫描、逐行扫描、分区扫线扫描和矢量扫描。由于本文中实验的试样几何形量较多，所以采用的扫描方式是分区扫描，即将粉扫描，该扫描方式的优点在于能够减少在成形的过用选区激光熔化（SLM）技术加工金属零件，直接据逐层熔化金属粉末，实现一次成形实体部件，具点。该设备可以打印的材料包括高温合金、不锈钢、钴铬合金、铜合金等，可应用于航空、航天、航业，设备的基本参数如表 2-1 所示。
本文编号：3376377
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