基于特征区域的激光增材分区扫描热力耦合研究

摘要

为解决激光增材制造中由于温度分布不均匀而导致的成形件的变形、开裂等问题,本文提出了一种基于特征区域的分区扫描策略。利用ANSYS模拟了L型与T字型这两种特征区域的沉积制造过程,分析了不同扫描起点位置对特征区域温度场分布和基材节点热循环的影响,得到了这两种特征区域的最佳扫描起点位置。在此基础上,模拟了三种基于特征区域的跳转扫描顺序沉积成形件的过程,得到了不同跳转扫描顺序下成形件的温度与应力分布,并通过热电偶测温与基材翘曲变形实验对模拟结果进行验证,实验结果与模拟结果相吻合。研究结果表明,基于特征区域的最大跨距跳转扫描策略可使沉积制造过程中基材的温度分布更均匀,成形件应力与变形量更小,有利于提高成形件的尺寸精度。