欢迎访问沈阳真空杂志社 Email Alert    RSS服务

真空 ›› 2020, Vol. 57 ›› Issue (3): 73-79.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.15

• 3D打印技术 • 上一篇    下一篇

Inconel 625镍基高温合金激光增材制造内应力控制方式研究*

赵宇辉1,2,3, 赵吉宾1,2, 王志国1,2, 王福雨1,3   

  1. 1.中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁 沈阳 110016;
    2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁 沈阳 110169;
    3.中国科学院大学,北京 100049
  • 收稿日期:2019-09-02 发布日期:2020-06-18
  • 作者简介:赵宇辉(1983-),男,辽宁省沈阳市人,博士,副研究员。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51805526);国家重点研发专项(2018YFB1105802)

Research on the Stress Control Methods of Inconel625Nickel-Based Alloys Fabricated by Laser Melting Additive Manufacturing

ZHAO Yu-hui1,2,3, ZHAO Ji-bin1,2, WANG Zhi-guo1,2, WANG Fu-yu1,3   

  1. 1. Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
    2. Institutes for Robotics and Intelligent Manufacturing, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110169, China;
    3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2019-09-02 Published:2020-06-18

摘要: 基于有限元分析的方法,结合镍基高温合金的材料特性和增材制造工艺特点,对提出的几种激光增量制造内应力控制方式进行了数值模拟分析。模拟结果表明,提出的几种内应力控制方式如:单点预热应力控制方法、激光表面扫光内应力控制方法、基于环境温度的内应力控制方法及先分区成形再整体连接的内应力控制方法,都可有效去除激光增材制造加工过程中产生的内应力,几种方式简单易行,具有较强的工程实际意义。

关键词: 激光增材制造, 镍基高温合金, 内应力控制, 数值模拟

Abstract: Based on the finite element analysis method, and combined with the Inconel 625 nickel-based alloy's material properties and process characteristics, everal stress control methods of laser melting additive manufacturing are analyzed. The simulation results show that the internal stress can be removed by the four control methods, which are the single point of preheating stress control method, surface sweeping by laser stress control method, based on the internal stress of environment temperature stress control method, and the partition formed first, then the whole connection stress control method. The control methods are simple and have strong significance in the field of engineering.

Key words: laser melting additive manufacturing, Inconel 625 nickel-based Alloys, stress control, numerical simulation

中图分类号: 

  • TG146.2
[1] 卢秉恒, 李涤尘. 增材制造(3D打印)技术发展[J]. 机械制造与自动化, 2013(4): 1-4.
[2] Arcella F G, Froes F H.Producing titanium aerospace components from powder using laser forming[J]. JOM, 2000, 52: 28-30.
[3] 王华明, 张述泉, 王向明. 大型钛合金结构件激光直接制造的进展及挑战[J]. 中国激光, 2009, 36(12): 3204-3209.
[4] 王华明. 高性能大型金属构件激光增材制造: 若干材料基础问题[J]. 航空学报, 2014, 35(5): 105-107.
[5] 王传琦. 机械振动作用下激光熔覆镍基合金涂层凝固组织及应力控制研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2013, 37-59.
[6] Liu J J, Liu Z D.An experimental study on synthesizing TiC-TiB2-Ni composite coating using electro-thermal explosion ultra-high speed spraying method[J]. Materials Letters, 2010, 64: 684-687.
[7] Kicheol K, Gyuyeol B, Byungdoo K, et al.Electrical and mechanical properties of multi-walled carbon nanotube reinforced Al composite coatings fabricated by high velocity oxygen fuel spraying[J]. Surface & Coatings Technology, 2012, 206: 4060-4067.
[8] Li Z J, Hu Z F, Li J.Synthesis and optical properties of three-dimensional nanowall ZnO film prepared by atmospheric pressure chemical vapor deposition[J]. Applied Surface Science, 2012, 258: 10175-10179.
[9] Liu H X, Xu Q, Zhang X W.Residual stress analysis of TIN film fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition process[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2013, 297: 1-6.
[10] 张超. 基于电子散斑的毛坯内应力场在线测量技术研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2012, 11-22.
[11] 章凌, 宋宏伟, 虞钢. 基于量纲分析的激光直接成形残余应力控制[J]. 力学与实践, 2009, 31(4): 37-40.
[12] 王福雨, 刘伟军, 赵宇辉, 等. 复杂薄壁零件激光快速成形过程的热力耦合场数值模拟[J]. 机械工程学报, 2013, 49(5): 191-197.
[13] 李俐群, 王宪, 曲劲宇, 等. 激光熔化沉积AlSi10Mg及气孔对力学性能的影响[J]. 中国表面工程, 2019, 32(3): 109-114.
[14] Bian L, Thompson S M, Shamsaei N.Mechanical Properties and Microstructural Features of Direct Laser-Deposited Ti-6Al-4V[J]. JOM, 2015, 67(3): 629-638.
[15] Gu T, Chen B, Tan C, et al.Microstructure evolution and mechanical properties of laser additive manufacturing of high strength Al-Cu-Mg alloy[J]. Optics & Laser Technology, 2019, 112: 140-150.
[16] Rottwinkel B, Nölke C, Kaierle S, et al.Laser Cladding for Crack Repair of CMSX-4 Single-Crystalline Turbine Parts[J]. Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 2017, 4(1): 13-23.
[17] Avik S, Nhiem T, Aaqil R, et al.Angle defines attachment: Switching the biological response to titanium interfaces by modifying the inclination angle during selective laser melting[J]. Materials & Design, 2018, 154: 326-339.
[1] 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国. Inconel 625镍基高温合金激光增材制造翘曲变形行为研究*[J]. 真空, 2020, 57(2): 88-93.
[2] 赵宇辉, 姚超, 王志国. 激光增材制造过程熔池温度测试及预测方法的研究*[J]. 真空, 2020, 57(1): 76-82.
[3] 邓文宇, 段永利, 齐丽君, 孙宝玉. 单侧涡旋干式真空泵内气体流动的CFD模拟[J]. 真空, 2019, 56(4): 53-58.
[4] 李 琳 , 李成明 , 杨功寿 , 胡西多 , 杨少延 , 苏 宁 . 三层热壁金属有机化学气相外延流场计算机模拟[J]. 真空, 2019, 56(1): 34-38.
[5] 王晓冬, 吴虹阅, 张光利, 李 赫, 孙 浩, 董敬亮, TU Jiyuan. 计算流体力学在真空技术中的应用[J]. 真空, 2018, 55(6): 45-48.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李得天, 成永军, 张虎忠, 孙雯君, 王永军, 孙 健, 李 刚, 裴晓强. 碳纳米管场发射阴极制备及其应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 1 -9 .
[2] 周彬彬, 张 建, 何剑锋, 董长昆. 基于 CVD 直接生长法的碳纳米管场发射阴极[J]. 真空, 2018, 55(5): 10 -14 .
[3] 李志胜. 空间环境下超大型红外定标用辐射屏蔽门的研制[J]. 真空, 2018, 55(5): 66 -70 .
[4] 郑 列, 李 宏. 200kV/2mA 连续可调直流高压发生器的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 10 -13 .
[5] 柴晓彤, 汪 亮, 王永庆, 刘明昆, 刘星洲, 干蜀毅. 基于 STM32F103 单片机的单泵运行参数数据采集系统[J]. 真空, 2018, 55(5): 15 -18 .
[6] 孙立志, 闫荣鑫, 李天野, 贾瑞金, 李 征, 孙立臣, 王 勇, 王 健, 张 强. 放样氙气在大型收集室内分布规律研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 38 -41 .
[7] 黄 思 , 王学谦 , 莫宇石 , 张展发 , 应 冰 . 液环压缩机性能相似定律的实验研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 42 -45 .
[8] 纪 明, 孙 亮, 杨敏勃. 一种用于对月球样品自动密封锁紧的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 24 -27 .
[9] 李民久, 熊 涛, 姜亚南, 贺岩斌, 陈庆川. 基于双管正激式变换器的金属表面去毛刺 20kV 高压脉冲电源[J]. 真空, 2018, 55(5): 19 -24 .
[10] 刘燕文, 孟宪展, 田 宏, 李 芬, 石文奇, 朱 虹, 谷 兵, 王小霞 . 空间行波管极高真空的获得与测量[J]. 真空, 2018, 55(5): 25 -28 .