[發明專利]一種增材制造圖譜式應力分析方法

在審

• 申請號: 201911322546.8
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111122448A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 徐進;陳勝貴;陳海彬;孫振忠
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01L5/00
• 代理公司: 廣東勤諾律師事務所 44595
• 代理人: 張雪華

本發明提供了一種增材制造圖譜式應力分析方法，通過將基板打磨拋光，用丙酮對基板做進一步清洗處理；在多個基板上一一對應的采用單變量法而增材制造出多個樣品；分割多個樣品，得到每個樣品的多個橫截切面；分析每個樣品的多個橫截切面的激光能量密度殘余應力、粉晶密度殘余應力以及激光比能量殘余應力，并歸類，歸類后根據激光能量密度殘余應力、粉晶密度殘余應力、以及激光比能量殘余應力的變化生成圖譜，從而實現以圖譜形式展示增材制造過程中的殘余應力曲線的技術效果。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，特別涉及為一種增材制造圖譜式應力分析方法。

背景技術

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗稱3D打印，融合了計算機輔助設計、材料加工與成型技術、以數字模型文件為基礎，通過軟件與數控系統將專用的金屬材料、非金屬材料和/或醫用生物材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實體物品的制造技術；

但目前在增材制造的一步驟過程中，局部的熱量輸入會造成不均勻溫度場，以引起局部熱效應，表現為熔池在凝固及隨后冷卻過程不一致，從而在成形件和基板上產生殘余應力。殘余應力作為一種內應力對材料性能有非常不利的影響，也會影響制造精度和制造件機械性能，嚴重時會直接引發裂紋缺陷；因此，有必要對殘余應力影響因素進行研究；目前對于殘余應力的檢測方式有壓痕法，壓痕法利用材料的彈性形變與應變增量的關系得到殘余應變大小，再利用胡克定律求出殘余應力，是目前最直接的殘余應力測試方法；但未通過圖譜的形式體現出來。

發明內容

本發明旨在實現以圖譜形式顯示增材制造過程中的殘余應力曲線的技術效果，而提供一種增材制造圖譜式應力分析方法。

本發明為解決技術問題采用如下技術手段：

本發明提供一種增材制造圖譜式應力分析方法，包括：

準備階段，將基板打磨拋光，用丙酮對所述基板做進一步清洗處理；

試驗階段，在多個所述基板上一一對應的采用單變量法而增材制造出多個樣品，所述單變量法包括控制激光功率、控制粉晶送粉速度和控制掃描速度；

取樣階段，分割所述多個樣品，得到每個樣品的多個橫截切面；

分析階段，分析所述每個樣品的多個橫截切面的激光能量密度殘余應力、粉晶密度殘余應力以及激光比能量殘余應力，并歸類；

成譜階段，歸類后根據所述激光能量密度殘余應力、所述粉晶密度殘余應力、以及所述激光比能量殘余應力的變化生成圖譜。

進一步地，所述基板的材料為TA15鈦合金。

進一步地，所述分割所述多個樣品，得到每個樣品的多個橫截切面的步驟，包括：

采用等比切割法分割所述多個樣品。

進一步地，所述分析所述每個樣品的多個橫截切面的激光能量密度殘余應力的步驟，包括：

分析所述多個橫截切面的顏色焦黑程度，以分析所述多個橫截切面的激光能量密度殘余應力。

進一步地，分析所述每個樣品的多個橫截切面粉晶密度殘余應力的步驟包括：

對所述多個橫截切面進行壓痕法處理，以得到所述多個橫截切面的粉晶密度殘余應力。

進一步地，所述分析所述每個樣品的多個橫截切面的激光比能量殘余應力的步驟，包括：

采用預設公式，根據設定好的激光功率、粉晶送粉速度和掃描速度分析出多個橫截切面的激光比能量殘余應力。

進一步地，所述成譜階段的步驟之后，還包括：