殘留應(yīng)力是快速加熱和快速冷卻的必然產(chǎn)物却盘，這是激光粉末床熔融工藝的固有特性拴疤。

每一個(gè)新的加工層都是通過如下方式形成的：在粉末床上移動聚焦激光骚揍，使頂層粉末熔融并與下方的加工層熔合字管。熱熔池中的熱量傳遞至下方的固體金屬，這樣熔融的金屬就會冷卻并凝固信不。這個(gè)過程非常迅速嘲叔，大約只有幾微秒。

當(dāng)新的金屬層在下層金屬的上表面凝固和冷卻時(shí)抽活， 會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象硫戈。但由于受到下方固體結(jié)構(gòu)的限制，這種收縮會導(dǎo)致層與層之間形成剪切力下硕。

激光在固體基體的頂部熔融粉末形成新的焊道（左）激光沿掃描矢量移動并熔融粉末丁逝，在熱量傳遞至下方的固體金屬之后，熔融粉末冷卻下來卵牍。金屬在冷卻凝固的過程中收縮果港，從而與下一層之間形成剪切力（右）

殘留應(yīng)力具有破壞性。當(dāng)我們在一個(gè)加工層的上方增加新的加工層時(shí)陋锚，應(yīng)力會隨之形成并累積潘谴，這可能導(dǎo)致零件變形，使其邊緣卷起是菇，甚至脫離支撐哆沽。

在比較極端的情況下，應(yīng)力可能會超出零件的強(qiáng)度枣肚，造成組件破壞性開裂或加工托盤變形贬嚷。

這些效應(yīng)在橫截面較大的零件中最為明顯僧少，因此此類零件的焊道往往較長，因而剪切力作用的距離更長汇光。

最大程度減小殘留應(yīng)力解決這個(gè)問題的方法之一是改變掃描策略供撵，選擇最適合所加工的零件幾何形狀的方法。當(dāng)我們用激光軌跡填充零件中心時(shí)旱谐，通常會來回移動激光蔗括，這個(gè)過程稱為“掃描”。我們所選擇的模式會影響掃描矢量的長度撤防，因而也會影響可能在零件上累積的應(yīng)力水平虽风。掃描矢量越短，則殘留應(yīng)力越小寄月。

迂回掃描模式

?  每層掃描完成后旋轉(zhuǎn)67°

?  加工效率較高

?  殘留應(yīng)力逐漸增加

?  適合較小和較薄的特征

條紋掃描模式

?  殘留應(yīng)力分布均勻

?  適合大型零件

?  加工效率高于棋盤掃描模式

棋盤掃描模式

?  每層分為若干個(gè)5 x 5 mm的島狀區(qū)域

?  每層掃描完成后將整體模式和每個(gè)島狀區(qū)域旋轉(zhuǎn)67°

?  殘留應(yīng)力分布均勻

?  適合大型零件

我們也可以在從一個(gè)加工層移至下一個(gè)加工層時(shí)旋轉(zhuǎn)掃描矢量的方向辜膝，這樣一來，應(yīng)力就不會全部集中在同一個(gè)平面上漾肮。每層之間通常旋轉(zhuǎn)67度厂抖，以確保在加工完許多層之后掃描方向才會完全重復(fù)。

加熱加工托盤也是減少殘留應(yīng)力的一種方法初橘，此外验游，序后熱處理也可以減少累積的應(yīng)力。
劃重點(diǎn) 殘留應(yīng)力設(shè)計(jì)建議

通過設(shè)計(jì)最大程度消除殘留應(yīng)力

?  避免大面積不間斷熔融

?  注意橫截面的變化

?  混合加工保檐，將較厚的底板整合到增材制造零件中

?  在應(yīng)力可能較高的位置使用較厚的加工托盤

?  選擇合適的掃描策略

（China Marketing 雷尼紹Renishaw）

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