| SLM成形316L不锈钢微观组织演化模拟与试验验证 |
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| 引用本文： | 李东虎, 蒋玮, 吴浩楠, 翟海峰. SLM成形316L不锈钢微观组织演化模拟与试验验证[J]. 焊接学报, 2025, 46(4): 72-81. DOI: 10.12073/j.hjxb.20240116003 |
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| 作者姓名： | 李东虎 蒋玮 吴浩楠 翟海峰 |
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| 作者单位： | 大连理工大学, 高性能精密制造全国重点实验室, 大连, 116024 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(52475150) |
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| 摘 要： | 
为研究激光选区熔化(selective laser melting,SLM)中工艺参数对成形过程及成形质量的影响,文中以316L不锈钢粉末为材料,设计了SLM成形 316L不锈钢对照试验,并以试验为基础进行了数值模拟分析,首先采用离散元法(discrete element method,DEM)建立单层厚度为40 μm的粉末模型,其次采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD) 方法模拟了激光对粉床的熔化过程,最后基于仿真温度场通过元胞自动机(cellular automaton, CA)对熔化区域微观组织进行模拟. 结果表明,当激光热输入范围为136.4 ~ 250.0 J/m时,单道质量较高. 当选定扫描间距为70 μm时,激光热输入不应低于181.
8 J/m,微观组织模拟结果表明,熔池内部的晶粒尺寸与激光功率和扫描速度密切相关. 在合理的激光热输入范围内,当工艺参数组合为铺粉厚度为40 μm,扫描间距为70 μm,激光功率为200 W,扫描速度为1.1 m/s时,熔池微观组织中晶粒尺寸最小. 文中采用的热流体流动模型和微观组织演化模型能够在不同尺度上对SLM成形结果进行准确的预测,并能在试验的基础上对工艺参数优化提供指导.
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| 关 键 词： | 激光选区熔化 316L不锈钢 熔池 元胞自动机 数值模拟 |
| 收稿时间： | 2024-01-16 |
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