北海道教育大学纪要(教育临床研究编)第75巻第1号令 和 6 年 7 月Journal of Hokkaido University of Education (Clinical Research in Education) Vol. 75, No.1 July, 2024
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电子束粉末床熔合 (E-PBF) 是一种用于金属零件增材制造的极具吸引力的技术。然而,工艺改进需要精确控制电子束传递给粉末的能量。在这里,我们使用可调谐二极管激光吸收光谱 (TD-LAS) 来测量 E-PBF 期间蒸发的钛原子的速度分布函数。激光二极管发射的窄光谱范围允许对蒸发原子进行高分辨率吸收分布分析,从而准确确定它们在熔化过程中的多普勒展宽、密度和温度。获得的蒸汽温度表明熔池表面相对于钛的低压 (0.1 Pa) 沸点过热,表明蒸发发生在非平衡条件下。我们表征了线性能量密度对钛蒸发的影响,发现它与饱和蒸汽压一致。我们对蒸汽特性的表征为熔池模拟提供了可靠的输入。此外,可进一步利用TD-LAS来防止低浓度合金元素的蒸发,从而防止打印部件出现缺陷。
1 湖南科技大学机电学院,湖南省高效轻合金构件成形技术与抗损伤评价工程研究中心,湘潭 411201 2 中南大学,国家级高强度结构材料技术重点实验室,长沙 410083 3 杭州电子科技大学材料与环境工程学院,先进磁性材料研究所,杭州 310018 4 长春工业大学材料科学与工程学院,先进结构材料教育部重点实验室,长春 130012 * 通讯作者:liuyang7740038@163.com (YL); federer.song@163.com (YS); songxiaolei@ccut.edu.cn (XS)
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摘要:薄壁结构因其在航空航天工程中用作轻型部件而备受关注。通过增材制造 (AM) 制造这些部件通常会产生不希望的翘曲,这是因为制造过程中会产生热应力,并且部件的结构刚度会降低。本研究的目的是分析激光粉末床熔合 (LPBF) 制造的几个薄壁部件的变形。进行实验以研究由 LPBF 制造的薄壁结构在几个开放和封闭形状中对不同设计参数(例如壁厚和部件高度)的翘曲敏感性。使用 3D 扫描仪测量平面外位移方面的残余变形。此外,首先校准内部有限元软件,然后使用它来增强原始设计,以尽量减少 LPBF 打印过程引起的翘曲。结果表明,开放的几何形状比封闭的几何形状更容易翘曲,并且垂直加强筋可以通过增加刚度来减轻部件翘曲。