激光增材制造316L从单层到多层沉积的热行为模拟与实验研究

基于ABAQUS软件构建激光金属沉积(laser metal deposition,LMD)316L不锈钢增材制造的有限元模型,采用生死单元和双椭球移动热源结合的方式进行数值模拟,研究单道单层LMD过程中的温度场以及不同工艺参数对温度场、不同区域特征点温度梯度的影响。进一步探究了单道多层LMD过程中熔池的温度变化和各层之间的热循环规律。设计相关实验,验证数值模拟结果。结果表明:降低扫描速度或提高激光功率,熔池作用范围会变大。激光功率对温度梯度影响更大,尤其是纵向温度梯度。随着LMD层数的增加,且由于往复扫描的工艺路径,温度梯度显著增加,因此成形零件容易发生弯曲变形。单道多层薄壁件的整体形貌进一步说明了LMD温度梯度模拟的准确性。