GH536高温合金选区激光熔化温度场和残余应力的有限元模拟

文舒¹，董安平^1,2，陆燕玲³，祝国梁^1,2，疏达^1,2，孙宝德^1,2,4

1. 上海交通大学材料科学与工程学院2. 上海交通大学先进高温材料及其精密成形重点实验室3. 中国科学院上海应用物理研究所4. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室

摘 要：计算了GH536高温合金选区激光熔化(SLM)过程中熔池区域的温度场变化和凝固后残余应力分布。计算采用复合Gauss热源研究激光光学穿透深度的影响规律,通过研究材料属性随温度的变化关系实现粉层、熔池及固态金属的转化。实验结果表明,Gauss热源模型能够较好地模拟SLM过程中的温度场分布以及凝固后的残余应力。模拟结果显示,随着激光功率的增大,熔池宽度、深度和长度均相应增大,凝固速率减小;随着扫描速率增大,熔池宽度和深度减小,长度不变,凝固速率增大。计算结果表明,单层选区激光熔化的零件表面存在较大的拉应力,随着深度增大,拉应力迅速减小转为压应力。

关键词：GH536高温合金;选区激光熔化;残余应力;有限元模拟;