多阶模半导体激光增材制造工艺参数对熔覆层残余应力影响的数值模拟
Applied Laser（2021）
摘要
为了研究多阶模半导体激光增材制造工艺参数对熔覆层残余应力的影响,利用ANSYS软件构建了单道熔覆层模型,运用生死单元法加载多阶模半导体激光为热源.采用正交试验法展开了工艺参数对熔覆层宽度与高度方向应力场分布规律的影响研究.结果表明:熔覆层宽度方向上的应力场左右对称并在中心处有明显的"平台效应",体现了多阶模激光热源热量分布均匀的特点;熔覆层高度方向上,应力值沿熔覆层高度方向逐渐增大,直到熔覆层顶部达到最大值;工艺参数对残余应力的影响次序为:送粉速率＞扫描速度＞激光功率;当采用优化工艺参数计算时,熔覆层高度及宽度上的最大应力为196.53 MPa和98.22 MPa,有效地降低了残余应力值,为多阶模半导体激光增材制造中的残余应力调控提供了参考.
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