TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程温度场数值模拟

杨海欧¹，黄卫东¹，钟诚文²，林鑫¹，谭华¹，贾文鹏¹

(1.西北工业大学,凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072;
2.西北工业大学,陕西,西安,710072)

摘要:建立了空心叶片激光快速成形过程温度场瞬态有限元数值模型,模拟了TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程的温度场演变过程.结果表明:空心叶片激光快速成形温度场随熔池的移动及凝固和空心叶片逐层连续叠加沉积而动态演化.开始阶段,熔池较小,冷却速率较大(-1735℃/s左右),温度梯度较高(8.34×105℃/m左右),随着熔覆高度的增加,熔化区扩大,熔池冷却速率减小,温度梯度降低,3/4叶片高度处熔池重熔深度大于上两层熔覆层高度,熔池冷却速率为-438℃/s,熔池温度梯度为3.67×105℃/m,成形结束时,激光快速成形空心叶片温度沿Z轴方向呈梯度分布,基座内温度沿Z轴方向上升较慢,温度梯度为5×105℃/m,而从叶片根部到其顶部温度上升较快,温度梯度为2.6×105℃/m,到达叶片顶部温度为1542℃左右,表明虽然随熔覆高度的增加成形叶片表面换热作用加强,但整体散热方向没变,仍是从上至下,从熔池到基座.

关键词:TC4合金; 激光快速成形; 空心叶片; 温度场;

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