[发明专利]一种薄壁构件电弧填丝增材制造温度场预测方法

摘要

本发明涉及一种薄壁构件电弧填丝增材制造温度场预测方法，包括确定薄壁构件的堆积条件；测量热循环曲线；观察第二堆积层以上任一堆积层熔池形貌；建模并划分网格；加载散热边界条件及热源参数；计算模型温度场，提取热循环参数并测量堆积层熔池长度，与试验数据对比，通过微调热源模型形状参数使热循环间的最大误差及熔池尺寸间的误差均小于预设值；将热源模型形状参数加载到薄壁构件的数值模型中，完成对电弧填丝增材制造温度场的预测；本发明采用数值计算方法，通过对比基板上的热循环参数及堆积层的熔池尺寸，精准地完成对薄壁构件电弧填丝增材制造温度场预测，对解决薄壁构件电弧填丝增材制造过程产生的残余应力及变形问题提供理论基础。

主权项

1.一种薄壁构件电弧填丝增材制造温度场预测方法，所述的薄壁构件为多层结构，每层只有一个堆积道，其特征在于按照以下步骤进行：/n步骤一：确定薄壁构件的堆积条件，包括：薄壁构件的尺寸、基板尺寸、基板材料、填充丝材、堆积工艺参数、材料的热物理性能参数；/n步骤二：电弧作为热源熔化填充丝材，并在基板上进行堆积；对基板上表面靠近第一堆积层处任一点进行测温，记录该点位置并获得该点的热循环曲线；基于被动视觉系统检测堆积过程中第二堆积层以上的任一堆积层熔池形貌，对采集图像进行处理并测量熔池长度；/n步骤三：基于有限元仿真软件建立基板和堆积层的几何模型，对模型进行网格划分；/n步骤四：在有限元仿真软件中设定基板和填充丝材的热物理性能参数，确定每一层的堆积路径和填充区域；/n步骤五：设定基板和堆积层的散热边界条件，薄壁构件与周围环境的热交换作用包括热对流及热辐射，采用复合散热系数考虑其影响：/n