[發明專利]一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法

在審

• 申請號: 201711145881.6
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107992649A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 趙曉明;李曉敏;王佳駿;薛蕾;胡橋
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特增材技術股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 羅笛

1.一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法，其特征在于，具體包括有如下步驟：

第一步：增材制造零件及基板三維有限元模型的建立，并對建立的三維有限元模型進行網格劃分；

第二步：待第一步完成后，對打印粉末材料的性能參數進行定義；

第三步：待第二步完成后，建立熱源加載條件；

第四步：確定增材制造最終應力場，包括線切割高度、方向的確定。

2.根據權利要求1所述的一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法，其特征在于，所述第一步具體按照以下方法實施：

對待線切割的零件及基板進行三維有限元模型的建立，將待線切割的零件及基板進行不同的層面的建模，再連接層與層之間的每一層的網格模型，保證建模過程與增材制造的過程每一層的輪廓區域一一對應；

對增材制造零件進行網格劃分，三維有限元模型整體整體采用全六面體網格劃分，最小單元控制為1.5×1.5×1.5mm。

3.根據權利要求1所述的一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法，其特征在于，在所述第二步中：

增材制造過程中的導熱系數W/m·℃、對流換熱系數W/m²·℃、密度Kg/m³、比熱J/Kg·℃、泊松比、彈性模量N/m²、熱膨脹系數1/℃和屈服極限MPa參數通過腳本化有限元分析進行迭代擬合，最終得出其塑性應變和流變應變的函數曲線圖。

4.根據權利要求1所述的一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法，其特征在于，所述第三步建立熱源加載條件的具體方法如下：

采用一種移動半橢球熱源對其進行熱載荷加載，具體如下：

T=6QR3P23exp(-3r2R2)---(1);]]>

式(1)中：Q為電極之間熱源溫度；T為瞬態加熱溫度；R為電極加熱中心的有效加熱半徑；r為任意一點離加熱中心原點的距離；P為電機的總功率；

增材制造過程中：激光鋪粉粉末層高為0.05mm；激光道與道搭接寬度為0.08mm；激光功率為280w；激光掃描速度為886mm/s；激光能量有效利用率45％；打印粉末為TC4。

5.根據權利要求1所述的一種增材制造后處理線切割過程的數值模擬方法，其特征在于，所述第四步具體按照以下方法實施：

對增材制造過程及打印結束后零件整體的應力狀態及變形狀態進行記錄，對線切割方向、線切割高度進行設置，分析最終線切割對零件整體產生的變形狀態。