【摘 要】
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选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）一种可以实现近净成形的数字化制造技术,能够成型传统工艺无法生产的复杂薄壁件,是未来增材制造领域发展的主导方向之一。由于SLM成型薄壁件易出现翘曲变形、尺寸精度低等宏观缺陷,限制了SLM成形薄壁件的发展。因此研究变形产生原因及控制方法对于获得良好的成型质量以及SLM工艺的改善具有重要意义。以SLM加工中无外置结构和支撑的倾斜薄壁为
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选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）一种可以实现近净成形的数字化制造技术,能够成型传统工艺无法生产的复杂薄壁件,是未来增材制造领域发展的主导方向之一。由于SLM成型薄壁件易出现翘曲变形、尺寸精度低等宏观缺陷,限制了SLM成形薄壁件的发展。因此研究变形产生原因及控制方法对于获得良好的成型质量以及SLM工艺的改善具有重要意义。以SLM加工中无外置结构和支撑的倾斜薄壁为研究对象,通过成型试验与有限元仿真对翘曲变形进行研究,主要内容有以下几个方面:（1）分析了SLM工艺成型倾斜薄壁件的变形及其产生机理。由于SLM成型具有快冷快热特点,造成零件内部温度梯度大,残余应力分布不均,使得在刚度较低的位置出现严重的变形。利用分层离散的角度对零件成型工艺进行分析,倾斜薄壁件可视为由无数相同长度的单元结构不同搭接率堆积构成,其单元结构尺寸的不同,扫描策略存在差异。随着单元结构中壁厚的减小扫描策略由面扫描转变为线扫描,因此对单元结构开展工艺参数研究是不同零件翘曲变形工艺优化的基础。（2）研究了不同工艺参数对变形的影响。通过响应面试验对壁厚为0.8mm的倾斜薄壁件进行工艺研究,获得激光功率、扫描速度和扫描间距对变形的影响并进行优化,得到最佳工艺参数为功率332W,扫描速度为1600mm/s,扫描间距为0.05mm;通过双因素试验对壁厚0.4mm的倾斜薄壁件进行工艺优化,试验结果表明,扫描速度对变形影响最为显著,成型最佳工艺参数为激光功率380W,扫描速度为500mm/s,线能量密度控制在0.68～0.76J/mm之间。（3）研究了不同结构倾斜薄壁件对变形之间的影响。通过正交试验分析了壁宽、壁长、成型角度及壁厚,对倾斜度误差、平面度误差及壁厚相对误差的影响,试验结果表明,壁厚对倾斜度误差最大;壁长对平面度误差影响最大;成型角度对壁厚相对误差影响最大。（4）利用有限元软件建立SLM成型倾斜薄壁件三维瞬态过程模型进行分析,对变形的机理进行解释。基于温度场和热弹性基本理论,分析了温度场、应力场的演变及变形情况。仿真结果表明,倾斜薄壁件随SLM成型层数的增加,熔池分布发生改变,熔池中心偏向于倾斜薄壁件下表面一侧,残余应力主要分布在底端和零件的两侧,整体出现向下塌陷的趋势。
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