基于数值模拟的激光增材再制造薄壁件的工艺优化

为探究工艺参数、扫描方式、坡口形状对激光增材再制造薄壁件的影响规律，基于ANSYS有限元分析软件，对激光增材再制造316L不锈钢薄壁件的温度场、应力场进行数值模拟分析。结果表明：激光功率、扫描速度过大或过小均会引起残余应力某一分量增大；选用垂直交叉扫描方式可以减小残余应力大小，但可能会引起修复区与基体结合区应力过大，导致裂纹的产生；通过比较两种坡口形状的应力分布，无棱边的坡口形状可以减小结合区的应力集中，并有效减小基板的变形量。最后设计试验，验证不同坡口形状对激光增材再制造试样质量的影响。试验结果表明，弧形相较梯形坡口形状，基材与修复区之间形成了良好的冶金结合，微观组织结构更均匀且硬度也有相应的提升，验证了仿真的正确性。