选区激光熔化316L管道成形过程数值模拟与性能研究

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随着航空航天领域的发展,作为高集成液压装置的航空EHA对高质量多向复杂异形管道构件的需求越来越大,传统的减材制造技术已经无法解决构件的制造难题,而以SLM技术为代表的增材制造技术使其成为可能。SLM技术又面临着大直径圆形管道上表面成形易翘曲和管壁粗糙度一致性差等问题。因此,本文研究选区激光熔化技术一体化成形管道工件的问题,研究内容主要包含以下几个方面:首先,研究选区激光熔化成形的物理过程,对316L不锈钢的热物性参数进行分析计算,探究SLM过程温度场及应力场的特征形式,对其基本理论公式进行推导。其次,建立特征管道有限元模型,并对其成形过程应力场进行数值模拟分析,获得成形过程中应力场的演变规律、成形后最大等效应力与不同工艺参数的对应关系,并使用时效处理的方式,降低管道模型的残余应力。再次,对特征管道模型成形过程形变场进行数值模拟分析,获得成形过程中形变累积的演变规律、成形后最大形变量与不同工艺参数的对应关系,分析不同尺寸管道的累积形变量。针对异形管道一体化成形问题,提取航空EHA低压阀块管道模型,进行形变模拟分析,为低压阀块管道添加支撑结构来减小低压阀块管道形变量。最后,运用实验的方法分析不同工艺参数下特征管道样件的成形质量,尺寸形貌、表面质量、维氏硬度及显微组织,通过对形貌尺寸及维氏硬度的分析,侧面验证数值模拟结果规律。
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