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选择性激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)能将金属粉末直接成型为复杂的金属零件,是增材制造(Additive Manufacturing,AM)领域最具发展前景的技术之一。SLM加工中金属材料在高能量激光束作用下快速熔化和凝固,造成零件内部温度梯度大、残余应力水平高且易发生翘曲变形,而残余应力和翘曲变形会影响SLM零件的机械性能、尺寸精度和应用范围。因此,研究SLM零件成型过程中的翘曲变形对于获得良好的成型质量以及SLM工艺的改善具有重要意义。本文选择SLM加工中基于支撑成型的悬垂结构为研究对象,对其在成型过程中的翘曲变形进行研究,研究内容主要有以下几个方面:(1)SLM零件成型过程的问题分析和归纳。从分层离散的角度,具有不同倾斜角度的零件和结构,可认为由无数长度不同的水平分布的长条结构构成,而对水平分布的长条零件开展研究是控制不同倾斜角度零件翘曲变形的基础。(2)不同重熔方式、外置结构和支撑类型影响下长条零件翘曲变形的实验研究。对于长条零件两端高度方向的位移,等截面局部重熔可将其减小为正常成型的60%-80%;非等截面局部重熔可将其减小为正常成型的10%-40%;外置辅助结构可完全抑制零件两端在高度方向的位移。(3)基于温度场和热弹性基本理论,建立了SLM成型翘曲变形的有限元模型。在不同重熔形式影响下,利用仿真模型分析了单侧固定和两端自由悬垂结构翘曲变形的内在机理,研究了长条零件在SLM加工及去除支撑过程中翘曲变形和应力场的演变情况。(4)基于实验和仿真结果,提出了减小基于支撑成型悬垂结构翘曲变形的新方法。成型高度在0.5mm内,采用外置结构来补偿其在长度方向的收缩;成型高度超过0.5mm后,采用不同的重熔成型方式来降低零件的翘曲变形。综合搭配重熔形式、外置结构、支撑类型和热处理能够使零件的翘曲变形降到最低。综上所述,本文对SLM成型问题进行分析,提出长度不同的水平分布长条结构是构成SLM零件的基本要素,通过SLM成型实验和有限元仿真对长条零件的翘曲变形进行规律总结和机理分析,最终提出通过重熔和外置结构来减小翘曲变形的成型方式。