钛合金TC4激光熔覆成形的数值模拟研究.pdfVIP

《热加工工艺》2018年8月第47卷第16期

钛合金TC4激光熔覆成形的数值模拟研究

段伟2，殷亚军2，周建新2，李子田2，黄英

(1．武汉科技大学城市学院，湖北武汉430083；2．华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，湖北武汉

430074)

摘要：对钛合金TC4激光熔覆过程进行数值模拟。分析了不同激光功率、焊接速度下，激光熔覆过程中的温度场

及应力场。结果表明：在本模拟研究中，当扫描速度为4Inln]s时，激光光斑半径为1．5ll1lTl，激光功率为300W时，熔池

深度为0．6him，宽度为2．4inln，成形效果好；当激光功率升至500W，扫描速度为5llinl／s，激光光斑半径为1．5mill时，

成形效果也好。综合考虑成形质量和时间成本，后者为最优工艺参数。成形件的中心部位应力较为集中，出现缺陷的可

能性较大。

关键词：激光熔覆成形；钛合金；温度场；应力场；数值模拟

DoI=lo．1415~j．cnki．1001·3814．20116．038

中图分类号：TGI74．4；TG456．7文献标识码：A文章编号：1001．3814(2018)16—0155．05

NumericalSimulationStudyonLaserCladdingFormingofTC4TitaniumAlloy

DUANWeiL2，YINYajtm2，ZHOUJianxin2，LIZitian2，HUANGYing~

(1．CityCollegeofWuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhna430083，China；2．StateKeyLaboratoryof

MaterialsProcessingandDieMouldTechnoloyg，HuazhongUnwersiytofScienceTechnology，Wuhan430074，Chnia)

Abstract：ThenumericalsimulationoflasercladdingformingofTC4wascarriedout．Thetemperaturefieldandstress

fieldnilasercladdingofrmingunderdifferentlaserpowersnadscannnigspeedswerenaalyzed．Theresultsshowthatnihte

simulationresearch，hteformnigeffectisgoodwhenhtescannnigspeediS4inl~snadlaserspotis1．5inlll，laserpoweris300

Wandhtedephtandwidhtofthemoltenpoolis0．6113111nad2．4inln，respectively．Vvhenhtelaserpowernicreasesto500W，

andhtescannnigspeedis5mm／s，andlaserspotis1．5mm，htefomrnigeffectisgood．Takinghteformingqualiytnadtime

costintoaccount，htelatterisconsideredashteoptimalprocesspraameter．Furthemrore，thestressmani~appearsathte

cemerofhtepart，whichhavelargepossibilityofhteappearanceofdefects．

Keywords：lasercladdingofrming(LCF)；titaniumalloy；temperaturefield；stressfield；nmuericalsmiulation

激光熔覆成形(1asercladdingforming，LCF)是一测量的方法来研究LCF成形过程将会造成时间成

种使用高强度激光来照射材料而使其熔覆成形的快本、材料成本等方面的严重浪费。此外，因实验测