机械工程学报

作者：何骏驰, 张李超, 王森林, 汤名锴, 史玉升

单位：1. 华中科技大学材料科学与工程学院 武汉 430074;2. 武汉科技大学机械自动化学院 武汉 430081

关键词：激光选区熔化,骨架线,特征识别,成形方法；

基金：国家重点研发计划(2022YFB4600500)和国家自然科学基金(51790174)资助项目。

对于激光选区熔化成形存在如薄壁和尖角等特征区域的零件，不同特征区域在真实服役场景下的性能需求和与之匹配的最佳工艺策略不尽相同。针对现有激光选区熔化工艺规划及加工软件中缺乏支持各类特征区域提取并匹配不同工艺策略的情况，提出一种基于骨架线特征识别的激光选区熔化区域性能匹配成形方法，实现薄壁、尖角和大平面等区域匹配性能需求工艺策略的一体化成形。通过仿真或实验确定各特征区域的性能需求，再提取切片轮廓的主骨架线，并依据其特征对切片轮廓进行区域划分，同时通过工艺数据库确定匹配各区域性能需求的工艺策略，将匹配性能需求的工艺策略赋予相应区域并打印成形零件。使用Ti6Al4V材料打印航空航天中常用的叶轮零件等比例缩小模型进行实验，确定叶轮的性能需求为中心处所需抗拉强度大和叶片处所需塑性好，提取叶轮切片轮廓并设置分区参数从而划分叶轮中心处和叶片处，然后将实验得到的工艺策略分别赋予叶轮中心处和叶片处并打印成形零件，最后对两处的微观组织进行分析，验证了方法的可行性。本项目所提出的基于骨架线特征识别的SLM区域性能匹配成形方法可有效实现区域性能可调控零件的一体化制造，使零件在服役过程满足不同区域对性能的差异化需求，为高性能零件一体化成形提供有效手段。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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