飞机大型结构件分区扫描工艺优化研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxiaoxiao880523
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为解决激光增材制造中由于温度分布不均匀导致成形件的变形、开裂等问题,提出了一种基于特征分区的扫描策略,从扫描起点与特征跳转顺序两方面展开研究。首先利用ANSYS模拟了 L型与T字型这两种特征的沉积制造过程,分析了同侧起点扫描与异侧起点扫描对特征温度场分布和基材节点热循环的影响,得到了这两种特征的最佳扫描起点位置。之后模拟了连续跳转、间隔跳转、最远跨距跳转三种跳转顺序沉积制造典型结构件的过程,得到了三种跳转扫描顺序下典型结构件的温度分布,再将温度场的模拟结果加载到应力分析模型上,分析其应力演化过程,最后用热电偶法对沉积过程中基材节点的温度变化进行测量,并对沉积结束后的基材翘曲变形进行测量,将实验结果与模拟结果进行拟合。以上研究表明,改变扫描起点位置会影响L型与T字型两种特征的温度分布,采用异侧扫描沉积两种特征时,可以减小温度影响范围,减小热累积效应,从而减小沉积过程热行为对成形件力学性能的影响,此外异侧扫描的基材节点热循环曲线上升更为缓慢,节点的峰值温度也更低。在典型结构件沉积刚结束时刻,对比三种跳转扫描策略,采用最大跨距跳转的熔池最高温度低于间隔跳转和连续跳转。在沉积过程中三种跳转顺序的应力都分布在扫描起始的第一个特征和相邻特征的连接处,而且随着沉积高度的增加,应力集中现象越为明显,冷却后沉积层应力分布范围变化不大,基材的高应力区向约束位置聚拢,集中在约束端两侧位置,其中最大跨距跳转此位置的应力低于间隔跳转和连续跳转。
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