应力场的影响-论文.pdf

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1、第41卷第7期中国激光V0L41，No．72014年7月CHINESEJOURNALOFLASERSJuly。2014沉积路径对激光立体成形钛合金T型缘条热／应力场的影响姜亚琼林鑫马良谭华杨海欧黄卫东(西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072)摘要分别建立了基于轮廓偏置、长光栅、短光栅三种沉积路径的Ti一6Al一4V合金T型缘条激光立体成形过程热／应力场有限元模型。结果表明熔池最大温度梯度沿竖直方向的分量G⋯比扫描方向的分量G⋯大得多，随成形高度的增加，二者都先下降后快速趋于稳定，最终稳定的G⋯约是G⋯的三倍。短光栅沉积时瞬时最大温度梯度G-rm呈现小幅度的振荡变

2、化，且整体小于另外两种沉积路径。长光栅路径的应力增长速率略大于轮廓偏置路径，短光栅的最小。成形结束后，采用轮廓偏置路径的横、纵向缘条连接处的背面出现应力集中，长光栅沉积的缘条端部存在大范围的应力集中，而采用短光栅沉积的缘条整体应力分布最均匀。沉积结束后，三种沉积方式基板上各个方向的残余应力分布规律基本相同，但是，采用短光栅沉积的基板上应力值比其他两种路径小。关键词激光技术；激光立体成形；热／应力场；沉积路径；T型缘条中图分类号TG142文献标识码Adoi：10．3788／CJL2o1441．0703003EffectsofScanningPatternsontheThermal／

3、StressFieldduringLaserSolidFormingT-ShapeChordofTi．6Al-4VAlloyJiangYaqiongLinXinMaLiangTanHuaYangHaiouHuangWeidong(StateKeyLaboratoryofSolidificationProcessing，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian，Shaanxi710072，China)AbstractFinite—elementmodelsofthethermal／stressfieldforthreedifferentsca

4、nningpatterns，i．e．contouroffsetting，longrasterandshortrasterpatterns，duringlasersolidforming(LSF)processesforT—shapedchordofTi一6AI一4Valloyaredevelopedrespectively．ItisshownthatthecomponentalongtheverticaldirectionGYofthemaximumtemperaturegradientsinthemeltingpoolismuchbiggerthanitscomponental

5、ongthescanningdirectionGx⋯．BothGy⋯andGxdecreaseinfirstfew1ayersandthenbecomealmostconstantwiththeincreaseofcladdingheight．FinallyGYisaboutthreetimesasgreatasGx⋯．TheinstantaneousmaximumtemperaturegradientGTforshortrasterpatternalwayspresentsafluctuationwithasmallamplituderangeandwhichissmaller

6、thanthoseforotherpatternsasawhole．Theincreasingvelocityofstressforlongrasterpatternissomewhatlargerthanthatforcontouroffsetting，theincreasingvelocityofstressforshortrasterpatternisthesmallest．WhenthedepositionoftheT—shapechordsarefinished，thereexistsaresidualstressconcentrationatthebackofconj

7、unctionofhorizontalandverticalpartsoftheT-shapechordforcontouroffsettingpattern，atthetwoendsofthechordforlongrasterpattern．AndtheresidualstressdistributioninT-shapechordformedbyshortrasterpatternisuniform．Theresidualstressesindifferentdirecti