Расчёт остаточных напряжений при селективном лазерном плавлении порошков

Abstract

Селективное лазерное плавление (СЛП) применяется для быстрого прототипирования и изготовления функциональных деталей из порошков по компьютерным моделям. Основное приближение используемой здесь модели формирования остаточных напряжений состоит в определении чёткой границы задаваемой при постановке задачи зоны релаксации термонапряжений. Второе модельное допущение – упругая деформация внутри зоны релаксации термонапряжений при охлаждении. Вертикальная пластина, выращенная методом СЛП на жёсткой подложке, подвержена одноосному растяжению, а горизонтальная – изотропному двухосному растяжению. Максимальные продольные растягивающие остаточные напряжения в отдельных валиках примерно вдвое превосходят максимальные поперечные. Остаточные напряжения не зависят от градиента температуры и скорости охлаждения. Результаты расчётов могут использоваться для оценки термомеханической стойкости материалов в данном процессе.

Селективне лазерне топлення (СЛТ) застосовується для швидкого прототипування та виготовлення функціональних деталей з порошків за комп’ютерними моделями. Основне наближення використовуваної тут моделі формування залишкових напружень полягає у визначенні чіткої межі заданої при постановці задачі зони релаксації термонапружень. Друге модельне припущення – пружня деформація всередині зони релаксації термонапружень при охолодженні. Вертикальна пластина, вирощена методою СЛТ на жорсткім підложжі, зазнає одновісного розтягу, а горизонтальна – ізотропного двовісного розтягу. Максимальні поздовжні розтяжні залишкові напруження в окремих валиках приблизно вдвічі перевищують максимальні поперечні. Залишкові напруження не залежать від ґрадієнту температури та швидкости охолодження. Результати розрахунків можна використовувати для оцінки термомеханічної стійкости матеріялів у цьому процесі.

Selective laser melting (SLM) is used for rapid prototyping and manufacturing of functional parts from powders, using computer models. First assumption used in a given model for the formation of residual stresses is a definition of distinguished boundary. The second model assumption is only elastic strain in the relaxation zone of thermal stresses during cooling. Vertical plate, grown by the SLM on a rigid substrate, is subjected to uniaxial stretching, and the horizontal plate is subjected to isotropic biaxial stretching. Maximum longitudinal tensile residual stresses in the individual cylinders approximately twice exceed the maximum transverse stresses. Residual stresses are independent on the temperature gradient and the cooling rate. Results can be used to evaluate the thermomechanical stability of materials in the SLM process.