激光冲击对增材制造熔覆层内应力影响研究

【作者】 朱刚贤； 王丽芳； 周亮； 叶云霞； 石世宏；

【机构】 苏州大学机电工程学院； 江苏大学机械工程学院；

【摘要】 激光金属直接成形技术可以制造不受形状、复杂结构程度等限制的金属零件,是增材制造技术的发展方向。但激光金属增材制造过程瞬态的熔化/凝固熔覆层所致的拉应力,导致变形和开裂,已成为该技术的瓶颈难题。本论文提出在增材制造过程中引入激光冲击强化技术,利用激光冲击强化引入的压应力调控/抵消熔覆层拉应力,以消除拉应力产生的不利影响。首先采用"光束中空、光内送粉"的新工艺进行激光增材制造熔覆层,随后在熔覆层基础上进行激光冲击强化,分别研究了激光单脉冲能量、冲击次数对熔覆层内应力影响规律。结果表明:烧蚀层深度随脉冲能量和冲击次数呈增大趋势;熔覆层表面残余应力随脉冲能量和冲击次数也呈现增大趋势,且均表现为拉应力;但随熔覆层深度增加,熔覆层残余应力由拉应力逐渐转为压应力,在300μm附近存在最大压应力。初步论证了激光冲击强化调控熔覆层内应力的可行性,为激光增材制造熔覆层内应力调控提供方向。更多还原