激光选区熔化非实体支撑薄壁曲面特征变形规律研究

激光选区熔化（SLM）成形工艺正越来越广泛应用于航空航天装备复杂构件制造，该类零件具有众多薄壁类曲面特征，成形制造中残余应力较大、曲面特征变形问题突出，严重制约增材制造薄壁曲面构件的成形精度和质量。针对非实体支撑薄壁曲面特征激光选区熔化成形，通过模拟仿真研究了非实体支撑的工艺参数和几何特征对支撑连接情况的影响，基于此分析了非实体支撑下曲面特征的残余应力分布与变形规律。采用热弹塑性法对不同支撑成形激光功率和支撑结构下非实体支撑连接情况进行模拟仿真，以连接效果为目标优选支撑参数。应用优选支撑参数，基于固有应变模型对不同壁厚和成形高度的薄壁曲面特征的残余应力和变形分布进行模拟仿真、实验验证与讨论分析。结果表明，优选非实体支撑的薄壁曲面零件的局部变形得到明显改善，薄壁曲面零件残余应力分布主要受零件的Z向正应力影响，且随零件厚度增加而增加。