席嫚嫚，张佳佳，许可，占军坤，庞盛永

增材制造

基于分区扫描策略的激光金属沉积短梁件残余变形有限元模拟

席嫚嫚，张佳佳，许可，占军坤，庞盛永

（华中科技大学 材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074）

研究分区扫描策略对激光金属沉积TC4钛合金短梁件残余变形的影响，探寻较优的分区扫描策略，以改善成形短梁件残余变形。通过建立激光金属沉积TC4钛合金三维顺序耦合有限元模型，来模拟不同分区尺寸和分区间跳转顺序下短梁件的成形过程，研究成形过程温度场的演变和不同分区扫描策略下成形件短梁件的总变形和向变形。不同分区扫描策略下成形短梁件和基板的变形趋势相同，均为面向热源的翘曲变形；与分6个子区域和8个子区域相比，每层分16个子区域扫描成形的短梁件残余变形最小，且较6分区减小了约12%；顺序扫描、对角扫描和向外扫描3种分区间跳转顺序下成形的短梁件残余变形相差不大。随着分区尺寸的减小，激光金属沉积短梁件的残余变形逐渐减小，每层分16个子区域，从中间往两侧向外成形的分区扫描策略成形得到的短梁件残余变形最小。

分区扫描；激光金属沉积；有限元；残余变形

钛合金具有密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优异性能，是航空航天领域重要的结构材料。随着航空航天领域对飞机、航空发动机、卫星和运载火箭等大型整体钛合金航天构件的轻量化需求不断提高，钛及其合金成为航天制造领域不可或缺的材料，其应用水平已成为衡量新一代飞机和航空发动机先进性的重要标志之一[1—3]。……