研究了工艺气体、激光扫描速度和样品厚度对激光粉末床熔合制备的 Ti-6Al-4V 中残余应力和孔隙率形成的影响。使用纯氩气和氦气以及它们的混合物(30% 氦气)来建立残余氧含量低至 100 ppm O 2 的工艺气氛。结果表明,通过 X 射线衍射测得的薄样品(220 MPa)的亚表面残余应力明显低于长方体样品(645 MPa)。这种差异归因于较短的激光矢量长度,导致热量积聚,从而实现原位应力释放。即使增加了扫描速度,在工艺气体中添加氦气也不会在简单的几何形状中引入额外的亚表面残余应力。最后,在氦气下构建的悬臂(从底板移除后)的偏转比在氩气和氩气-氦气混合物下制备的悬臂的偏转更大。该结果表明,由于氦气的高热导率、热容量和热扩散率,在氦气下制造涉及大面积扫描的复杂设计可能受到更高的残余应力。
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本研究考察了孔隙度对髋臼钢焊接件抗疲劳性的影响。进行了文献综述以确定控制含孔隙焊缝疲劳寿命的参数。开发了一个预测模型,结合这些参数来考虑疲劳的开始和扩展。使用该模型检查了四种类型的孔隙度:单孔隙度、均匀孔隙度、共线孔隙度和簇孔隙度。研究并讨论了模型对参数(板厚、应力比、残余应力、孔隙大小和孔隙类型)的敏感性。从 SL-7 负载历史数据开发了可变幅度负载历史,并用于预测实际使用寿命。这项研究的主要结论是,如果焊缝增强层保持完整,那么焊缝中的孔隙度无关紧要。如果去除增强层,孔隙度的类型和大小将控制疲劳寿命。当受到服务清单的影响时,预计焊缝在任何正常设计寿命内都不会失效。最后,结果与美国船级社的船体焊缝无损检测规则相关。从保守的角度来看,该规范是保守的。