Ti-6Al-4V晶格结构选区激光熔化的有限元模拟与验证

为探究晶格结构激光选区熔化（SLM）成形过程，建立了晶格结构SLM成形工艺的有限元（FE）模型，模拟了SLM成形Ti-6Al-4V合金晶格结构的过程。首先运用Slic3r软件从CAD文件中生成包括扫描间距、激光功率、层厚和扫描速度的G代码，然后将其转换为一系列路径信息并导入到有限元模型中用以控制“单元生死”，从而模拟SLM工艺的逐层沉积过程。在该技术中，打印层单元随着铺粉的进行被逐层激活并参与有限元计算。基于发展的FE模型，提出适应晶格结构的扫描路径策略并进行相应的实验验证。结果表明：随着成形高度的增加，转角处的温度不断积累，导致该处热应力增加从而增加破裂风险。相比于默认扫描策略，提出的优化扫描策略可以减少零件的热累积，从而减小转角处的应力集中。本研究可为金属晶格构件SLM工艺提供优化指导。