GH4169合金激光增材制造过程热-力发展数值模拟

• 作者: 种润 郭绍庆 张文扬 李柏泓 赵梓钧 黄帅
• 来源期刊: 焊接
• 关键词: 镍基高温合金 激光增材制造 有限元 温度场 应力场
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 试验研究
• 页码范围: 13-21
• 页数: 9页
• 分类号: TG455
• 语种: 中文
• DOI: 10.12073/j.hj.20201112001

摘要

为解决G H4169合金激光增材制造过程中变形甚至开裂的问题,采用直接耦合热弹塑性有限元方法对GH4169合金单道多层墙体激光增材制造过程温度和应力演变进行仿真分析.计算表明,激光增材过程沉积试件经过快速加热和凝固冷却过程,温度变化速率超过1×105℃/s.热循环温度峰值超过2500℃,最高达2876℃.激光沉积扫描过的区域因冷却收缩受到约束产生较高的应力.后道沉积时激光扫描到的区域温度再次升高,先会释放前道沉积形成的应力,随着温度降低会造成更大的应力.热源加载结束的一瞬间沉积层与基板连接的部分温度存在反常增加的现象.沉积层残余应力以拉应力为主,高达875 MPa,沿沉积方向的应力分量最大.基板在与沉积层结合部位附近残余应力达到800 MPa左右,与其相对应的远处分布有残余压应力.