刘超

（重庆大学机械工程学院，重庆 400000）

薄壁零件是指各种薄板型和加强筋条构成的轻量化零件，一般认为，当零件的壁厚与零件整体轮廓尺寸之比小于1：20时，可以认为是薄壁零件。薄壁金属零件具有重量轻、结构紧凑、节约材料等特点，工业生产制造中，广泛应用于各个行业。在航天航空中，零件的轻量化变得越来越重要，减轻机身及零件的重量可以节约大量燃料，从而大幅节约成本。薄壁零件通常都是结构形状复杂、刚度低、壁厚尺寸小，迄今为止，薄壁零件或带有薄壁结构的零件大多采用诸如铣削、车削、铸造、锻造、焊接等传统工艺制造，其中高速铣削是航空航天等领域中采用最广泛的薄壁零件加工方式之一。而由于薄壁零件通常都是壁厚尺寸小，刚度低，在传统加工过程中容易发生形变，影响加工精度及质量。对于形状，结构复杂的零件，传统加工难以一体化成型而不得不采用组合件的形式。随着激光快速成型的发展，尤其是SLM技术出现后，使得直接成型金属零件成为可能，国内外许多学者开始将其应用于薄壁零件的加工。然而关于成型薄壁件的研究中，绝大部分是通过采用不同的工艺参数实验加工，选择成型性能较好的作为优化参数，对于其中的机理研究尚不足，且不具有通用性。因此本文以Ti6Al4V为材料，通过数值分析，研究SLM加工薄壁零件的热过程。

1 SLM过程温度场的控制方程及边界条件

SLM过程中的传热问题是一个典型的非线性瞬态三维传热问题，其满足经典的傅里叶热方程：