[发明专利]一种增材制造图谱式应力分析方法

说明书

本发明提供了一种增材制造图谱式应力分析方法，通过将基板打磨抛光，用丙酮对基板做进一步清洗处理；在多个基板上一一对应的采用单变量法而增材制造出多个样品；分割多个样品，得到每个样品的多个横截切面；分析每个样品的多个横截切面的激光能量密度残余应力、粉晶密度残余应力以及激光比能量残余应力，并归类，归类后根据激光能量密度残余应力、粉晶密度残余应力、以及激光比能量残余应力的变化生成图谱，从而实现以图谱形式展示增材制造过程中的残余应力曲线的技术效果。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及为一种增材制造图谱式应力分析方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料和/或医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术；

但目前在增材制造的一步骤过程中，局部的热量输入会造成不均匀温度场，以引起局部热效应，表现为熔池在凝固及随后冷却过程不一致，从而在成形件和基板上产生残余应力。残余应力作为一种内应力对材料性能有非常不利的影响，也会影响制造精度和制造件机械性能，严重时会直接引发裂纹缺陷；因此，有必要对残余应力影响因素进行研究；目前对于残余应力的检测方式有压痕法，压痕法利用材料的弹性形变与应变增量的关系得到残余应变大小，再利用胡克定律求出残余应力，是目前最直接的残余应力测试方法；但未通过图谱的形式体现出来。

发明内容

本发明旨在实现以图谱形式显示增材制造过程中的残余应力曲线的技术效果，而提供一种增材制造图谱式应力分析方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术手段：

本发明提供一种增材制造图谱式应力分析方法，包括：

准备阶段，将基板打磨抛光，用丙酮对所述基板做进一步清洗处理；

试验阶段，在多个所述基板上一一对应的采用单变量法而增材制造出多个样品，所述单变量法包括控制激光功率、控制粉晶送粉速度和控制扫描速度；

取样阶段，分割所述多个样品，得到每个样品的多个横截切面；

分析阶段，分析所述每个样品的多个横截切面的激光能量密度残余应力、粉晶密度残余应力以及激光比能量残余应力，并归类；

成谱阶段，归类后根据所述激光能量密度残余应力、所述粉晶密度残余应力、以及所述激光比能量残余应力的变化生成图谱。

进一步地，所述基板的材料为TA15钛合金。

进一步地，所述分割所述多个样品，得到每个样品的多个横截切面的步骤，包括：

采用等比切割法分割所述多个样品。

进一步地，所述分析所述每个样品的多个横截切面的激光能量密度残余应力的步骤，包括：

分析所述多个横截切面的颜色焦黑程度，以分析所述多个横截切面的激光能量密度残余应力。

进一步地，分析所述每个样品的多个横截切面粉晶密度残余应力的步骤包括：

对所述多个横截切面进行压痕法处理，以得到所述多个横截切面的粉晶密度残余应力。

进一步地，所述分析所述每个样品的多个横截切面的激光比能量残余应力的步骤，包括：

采用预设公式，根据设定好的激光功率、粉晶送粉速度和扫描速度分析出多个横截切面的激光比能量残余应力。

进一步地，所述成谱阶段的步骤之后，还包括：