金属激光增材制造过程中,热应力导致零件发生形变;气孔与熔合不良等缺陷降低零件的拉伸以及疲劳性能;熔池内的凝固微观组织,尤其是柱状晶等轴晶转变(Columnar to Equiaxed Transition,CET)是影响零件性能的重要因素。针对上述3个方面,...金属激光增材制造过程中,热应力导致零件发生形变;气孔与熔合不良等缺陷降低零件的拉伸以及疲劳性能;熔池内的凝固微观组织,尤其是柱状晶等轴晶转变(Columnar to Equiaxed Transition,CET)是影响零件性能的重要因素。针对上述3个方面,回顾了金属激光增材制造数值模拟的发展历史,对其研究现状和存在问题进行了评述,阐述了金属激光增材制造过程中所采用的数值模型和数值方法,包括热应力分析的有限元(Finite Element Method,FEM)方法、模拟熔池金属液流动的计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),以及凝固微观组织模拟的相场法(Phase Field,PF)和元胞自动机方法(Cellular Automaton,CA)。在此基础上对金属激光增材制造过程数值模拟的前景及趋势进行了展望。展开更多
电弧增材制造(Wire and arc additive manufacturing,WAAM)具有材料利用率高、成形效率高、设备成本低的特点,已经成为一种重要的金属增材制造技术。但是,WAAM熔池大、热输入高、制造的金属零件几何精度低已经严重制约了该技术的进一步...电弧增材制造(Wire and arc additive manufacturing,WAAM)具有材料利用率高、成形效率高、设备成本低的特点,已经成为一种重要的金属增材制造技术。但是,WAAM熔池大、热输入高、制造的金属零件几何精度低已经严重制约了该技术的进一步应用。以有限元分析为手段,建立了WAAM的热应力仿真模型,并对3种典型结构的WAAM热应力演化规律进行了研究,重点分析了基板厚度对热变形的影响规律,发现:与后续沉积层相比,第一层对构件整体热变形的影响最大;增加基板厚度不仅可以提高刚度,增加约束,而且能强化散热,降低热累积,对减小成形件最终变形和残余应力非常有利;对于矩形框构件来说,基板结构和约束方式对成形件热应力变形演化行为有较大影响。展开更多
文摘金属激光增材制造过程中,热应力导致零件发生形变;气孔与熔合不良等缺陷降低零件的拉伸以及疲劳性能;熔池内的凝固微观组织,尤其是柱状晶等轴晶转变(Columnar to Equiaxed Transition,CET)是影响零件性能的重要因素。针对上述3个方面,回顾了金属激光增材制造数值模拟的发展历史,对其研究现状和存在问题进行了评述,阐述了金属激光增材制造过程中所采用的数值模型和数值方法,包括热应力分析的有限元(Finite Element Method,FEM)方法、模拟熔池金属液流动的计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),以及凝固微观组织模拟的相场法(Phase Field,PF)和元胞自动机方法(Cellular Automaton,CA)。在此基础上对金属激光增材制造过程数值模拟的前景及趋势进行了展望。
文摘电弧增材制造(Wire and arc additive manufacturing,WAAM)具有材料利用率高、成形效率高、设备成本低的特点,已经成为一种重要的金属增材制造技术。但是,WAAM熔池大、热输入高、制造的金属零件几何精度低已经严重制约了该技术的进一步应用。以有限元分析为手段,建立了WAAM的热应力仿真模型,并对3种典型结构的WAAM热应力演化规律进行了研究,重点分析了基板厚度对热变形的影响规律,发现:与后续沉积层相比,第一层对构件整体热变形的影响最大;增加基板厚度不仅可以提高刚度,增加约束,而且能强化散热,降低热累积,对减小成形件最终变形和残余应力非常有利;对于矩形框构件来说,基板结构和约束方式对成形件热应力变形演化行为有较大影响。
