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沉积路径对激光立体成形钛合金T型缘条热/应力场的影响
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TG142[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(513230003,51005181,51105311); 国家973计划(2011CB610402); 国家863计划(2013AA031103); 高等学校学科创新引智计划(08040)
中文摘要:

分别建立了基于轮廓偏置、长光栅、短光栅三种沉积路径的Ti-6Al-4V合金T型缘条激光立体成形过程热/应力场有限元模型。结果表明熔池最大温度梯度沿竖直方向的分量GYmax比扫描方向的分量GXmax大得多,随成形高度的增加,二者都先下降后快速趋于稳定,最终稳定的GYmax约是GXmax的三倍。短光栅沉积时瞬时最大温度梯度GTmax呈现小幅度的振荡变化,且整体小于另外两种沉积路径。长光栅路径的应力增长速率略大于轮廓偏置路径,短光栅的最小。成形结束后,采用轮廓偏置路径的横、纵向缘条连接处的背面出现应力集中,长光栅沉积的缘条端部存在大范围的应力集中,而采用短光栅沉积的缘条整体应力分布最均匀。沉积结束后,三种沉积方式基板上各个方向的残余应力分布规律基本相同,但是,采用短光栅沉积的基板上应力值比其他两种路径小。

英文摘要:

Finite-element models of the thermal/stress field for three different scanning patterns,i.e.contour offsetting,long raster and short raster patterns,during laser solid forming(LSF)processes for T-shaped chord of Ti-6Al-4V alloy are developed respectively.It is shown that the component along the vertical direction GYmaxof the maximum temperature gradients in the melting pool is much bigger than its component along the scanning direction GXmax.Both GYmaxand GXmaxdecrease in first few layers and then become almost constant with the increase of cladding height.Finally GYmaxis about three times as great as GXmax.The instantaneous maximum temperature gradient GTmaxfor short raster pattern always presents a fluctuation with a small amplitude range and which is smaller than those for other patterns as a whole.The increasing velocity of stress for long raster pattern is somewhat larger than that for contour offsetting,the increasing velocity of stress for short raster pattern is the smallest.When the deposition of the T-shape chords are finished,there exists a residual stress concentration at the back of conjunction of horizontal and vertical parts of the T-shape chord for contour offsetting pattern,at the two ends of the chord for long raster pattern.And the residual stress distribution in T-shape chord formed by short raster pattern is uniform.The residual stresses in different directions on the substrate for these three scanning patterns show the same distribution regularity,but the residual stress of short raster is smaller than others.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849