机械工程学报

作者：宋军, 唐倩, 罗智超, 冯琪翔, 聂云飞, 任治好

单位：1. 重庆大学机械与运载工程学院 重庆 400044;2. 华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室 武汉 430074;3. 重庆邮电大学先进制造工程学院 重庆 400065

关键词：激光选区熔化,马氏体时效钢,数值模拟,熔池,缺陷；

基金：国家自然科学基金(52335006,51975073)资助项目。

激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形过程涉及多种发生于介观尺度下的物理现象,采用试验方法难以揭示物理现象复杂的形成规律。以 18Ni-300 马氏体时效钢为 SLM 成形材料,采用离散元法与有限体积法建立了 SLM 成形介观尺度热流耦合数值模型,并结合熔道成形试验验证模型的正确性。结合数值模拟揭示激光功率从 60 W 增加至 270 W 时单道 SLM成形熔道形貌、熔池尺寸与温度、传热机制等熔池行为的基本特征;研究在 0.2 J/mm、0.3 J/mm 和 0.45 J/mm 线能量密度下不同激光功率和扫描速度组合对熔道形貌、熔池尺寸与传热机制的影响规律;结合熔道搭接理论模型计算激光功率 180 W 和扫描速度 600 mm/s 组合下无搭接缺陷的扫描间距理论临界条件约为 83 μm,并研究 80 μm、100 μm 和 120 μm 扫描间距下多道多层 SLM 成形熔道搭接行为和演变规律。该模型可用于筛选工艺参数区间,提高工艺优化效率,为单层/多层成形的工艺试验提供指导。

来源：2024年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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