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激光束参数对三维激光成形中不锈钢弯曲性能和显微组织的影响
摘要： 本研究探讨了光束直径与扫描路径间搭接间距对AISI 316不锈钢板三维激光成形过程中弯曲性能及微观组织行为的影响。通过数值模拟研究了加热线及扫描轨迹间的应变，以阐明工艺参数的影响。搭接间距增大时，温度梯度机制(TGM)主导的成形过程会使未受影响区域保留更多反向弯曲量，同时导致变形量降低。当采用较大光束直径与较小搭接间距时，成形过程中会形成细小等轴枝晶而非粗大不均匀奥氏体晶粒，由于微观组织各向异性减小，材料弯曲性能得以提升。此外，变形试样重熔搭接区晶粒尺寸增大也会提高弯曲性能。在此条件下，晶界强化效应还使显微硬度有所增加。
关键词： 激光成形、轨迹重叠、不锈钢、激光弯曲、可弯曲性、填充间距
更新于2025-09-16 10:30:52
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双扫描轨迹选区激光熔化过程中优化型腔间距的选择
摘要： 与传统的制造方法相比，选择性激光熔化（SLM）等增材制造技术具有诸多优势。然而，SLM产品的质量在很大程度上取决于工艺参数，例如激光功率、扫描速度、粉末层厚度、填充间距和扫描长度。确定能够优化产品质量的参数设置对制造商来说是一个具有挑战性但极其重要的问题。在先前的研究中，本研究团队确定了316L不锈钢粉末床的激光功率和扫描速度的最佳值。本研究在此基础上进一步探究了双道扫描SLM工艺中填充间距和扫描长度对熔池特征的影响。通过构建三维有限元模型，预测不同填充间距和扫描长度条件下扫描轨迹熔池的特征。随后采用圆填充设计方法选取具有代表性的填充间距和扫描长度参数组合，训练人工神经网络（ANN）来预测熔池温度、熔池深度以及相邻扫描轨迹的重叠率。利用训练好的ANN建立工艺图谱，将扫描轨迹特征与填充间距及扫描长度相关联。基于峰值温度（低于3300K）、相邻熔池深度差（小于10μm）和相邻扫描轨迹重叠率（25~35%）的综合考量，最终确定了温度工艺图谱中的最佳填充间距和扫描长度区域。结果表明：在激光功率180W、扫描速度680mm/s、激光光斑直径120μm、316L不锈钢粉末层厚度50μm的SLM系统中，当激光光斑尺寸为120μm时，最佳填充间距为光斑尺寸的61%。
关键词： 人工神经网络，参数优化，选择性激光熔化，填充间距，代理模型
更新于2025-09-12 10:27:22