工艺参数对316不锈钢粉末激光烧结温度场的影响.pdf

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1、2010年第8期·工艺与装备·文章编号：1001—2265(2010)08—0063—04工艺参数对316不锈钢粉末激光烧结温度场的影响木任继文，刘建书(华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室，南昌330013)摘要：以有限元分析软件ANSYS为平台，对316不锈钢粉末激光烧结温度场分布进行了数值模拟。在考虑了材料的热物性参数随温度变化以及相变潜热等非线性情况下，建立了选择性激光烧结(SLS)三维有限元模型，利用ANSYS参数化设计语言APDL控制激光热源的热流密度、移动速度以及扫描路径，研究了工艺参数(激光功率、扫描速度、预热

2、温度)对316不锈钢金属粉末成型过程中熔池及温度场分布产生的影响。模拟结果与前人文献实验结果相吻合，表明可以利用本模型对工艺参数进行优化，为实验工艺参数选取提供了理论依据。关键词：选择性激光烧结；有限元模拟；温度场；熔池中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AEffectofProcessParametersonTemperatureFieldof316StainlessSteelPowderinLaserSinteringRENJi—wen，LIUJian—shu(KeyLaboratoryofConveyanceandEquipme

3、nt，MinistryofEducation，EastChinaJiaotongUniversity，Nan—chang330013，China)Abstract：Thetemperaturefieldof316StainlessSteelPowderinselectivelasersinteringwassimulatedbyANSYS．Athree-dimensionalthermalfinitemodelofselectivelasersintering(SLS)wasestablishedbasedonthecomprehensiv

4、eanalysisforthermophysicalpropertyparametersconsideredtobetemperature-dependentandlatentheatduetophrasetransformationfrompowdertoliquid．Thedensityofthethermalflow，thevelocityandthepathofscanningcanbecontrolledbytheANSYSParameterDesignLanguage(APDL)．Theeffectsofprocessparam

5、eters，suchaslaserpower，scanrate，preheatingtemperature，onthetemperaturefiledandmol-tenpoolof316StainlessSteelPowderinselectivelasersinteringhavebeenstudied．Theanalysisresultsagreewiththeformerresearchexperimentalresultswel1．Itwasbelievedthatthemodelinthisstudywereusefulforo

6、ptimizingtheprocessparametersofSLS．Keywords：selectivelasersintering；finiteelementsimulation；temperaturefield；moltenpool变形，降低了成型件的精度。因此有必要对SLS成型0引言温度场进行模拟与科学分析，在此基础上，进一步分析选择性激光烧结(SLS)是基于离散——堆积成形工艺参数对烧结质量的影响，从而确定烧结的最佳参原理，根据零件CAD模型分层烧结直接成形三维实数，改善烧结性能。体。由于它在成型过程中不需要支撑，对零件复杂程目前

7、，对SLS温度场的模拟研究，国内外已有不少度不敏感，能大大缩短生产周期，而且应用范围广泛，报道，但主要都集中在聚合物和覆膜材料方面，而对金故已成为国内外研究的热点141。但因烧结过程是快属材料烧结温度场模拟方面的研究却相对较少]。速的局部输入高能量热源，所以不可避免的会造成温同时因选择性激光烧结金属粉末是一个涉及激光与材度分布不均匀，不稳定，形成较大的温度梯度，使得成料相互作用、粉末烧结理论等知识的复杂冶金过程]，型件收缩不平衡，继而易产生较大的残余应力和翘曲故不易掌握金属粉末烧结瞬态温度场的分布情况及变收稿日期：2009—10—20；修回

8、日期：2009—11—30基金项目：江西省自然科学基金项目(2008GZC0055)；江西省教育厅科技项目(GJJ09209)；华东交通大学基金(07JD05)；载运工具与装备省