邸艳艳 黄安国 叶杰

摘要：激光熔丝增材制造工艺参数对凝固组织特别是晶粒尺寸有重要影响，从而影响成形件的性能。基于有限元方法对激光熔丝增材316L不锈钢过程的热历史进行了仿真，研究了不同增材工艺对晶粒尺寸的影响。结果表明，模拟得到的熔池尺寸于与实际相吻合，在垂直于扫描方向和厚度方向均有能量传递。随着扫描速度的增加，成形过程的最高温度减小。单层组织的底部区域为胞状晶、中部区域为粗大的柱状树枝晶、顶部区域为细小的等轴晶，柱状树枝晶的一次枝晶间距随扫描速度的增加而减小。

关键词：激光熔丝增材;温度场;组织演变

0    前言

激光熔丝增材制造技术具有生产接近最终成形形状的金属零件的能力，可实现难加工金属的制造，并且具有灵活性、制造周期短、材料利用率高、成本低的优点，相对于传统制造技术具有很大的优势[1-2]。激光增材制造中微观结构的形成和热过程密切相关，热过程受许多加工参数（如扫描速度，激光功率和送丝速度）的影响。近年来国内外许多学者对激光增材制造过程温度分布和微观结构演变进行了研究。任朝晖[3]用ABAQUS软件建立其完全热力耦合有限元模型，研究Ti-6Al-4V钛合金单道多层薄壁件沉积过程中的热循环特性和残余应力分布。李俐群[4]结合有限元数值模拟方法，研究了Ti6Al4V单墙体的激光熔化沉积过程中激光功率、扫描速度等对熔池尺寸、微观组织定向生长特性的影响规律。……