316L 不銹鋼激光熔覆宏微觀特征優化

葉超，侯亮，陳云，徐楊，劉文志，王振忠

(1.廈門大學,廈門,361102；2.機械科學研究總院海西(福建)分院有限公司,三明,365000)

0 序言

激光熔覆是復雜金屬零件快速制造及修復的關鍵技術之一，常廣泛應用于航空航天、船舶、汽車及電子等高端制造領域[1]，其激光熔覆制件成形精度和性能備受關注.激光熔覆工藝參數較多，并決定多道多層制件的成形精度及力學性能.對不同熔覆系統和材料，最優工藝參數需重新確認，因而熔覆工藝優化至今仍是研究熱點[2].

在確定表面光潔度、層厚度及最終制件的尺寸精度方面，熔覆層幾何形貌有著重要作用，所以，為了確定熔覆最佳的工藝參數，現有研究主要以熔覆層幾何形貌為目標，進而開展工藝優化工作.目前熔覆工藝優化方法主要采用數值模擬方法，解析法及經驗統計分析等.數值模擬可通過復雜的傳熱、相變仿真，實現熔覆幾何形貌預測，有利于提高工藝優化的效率.例如，Gao 等人[3-4]通過三維瞬態數值模型分析不同工藝參數對單道熔覆層高度、寬度及熔池深度的影響，計算并驗證了瞬態溫度場和熔覆層幾何形貌.解析法方面，Huang 等人[5]提出了熔覆過程的綜合分析模型，將高斯能量分布、粉末流及結構相互耦合，實現熔覆層幾何形貌的快速預測及優化.Ertay 等人[6]開發了耦合沉積熱歷史和幾何形貌的解析模型，運用質量及能量平衡方程描述了局部激光-材料的相互作用，并實現了熱歷史和幾何形貌的預測，可進……