全二维面探残余应力分析仪在激光沉积领域全新应用进展

近期，东北大学、中国科学院金属研究所和中车青岛四方机车车辆股份有限公司的科研人员基于多层DLD中的热-力学关系，建立了三维有限元模型，并将连续激光沉积（CLD）和脉冲激光沉积（PLD）的温度和残余应力（本论文使用：小而轻的便携式X射线残余应力分析仪-μ-X360s）差异与数值模型进行了比较^[1]。发现PLD工艺包括连续脉冲激光沉积（CPLD）和间隔脉冲激光沉积（IPLD）比CLD工艺能更有效地改善温度和残余应力的均匀性。该研究有望用于多层沉积零件的变形控制和微观结构一致性。详细研究表明如下：研究表明：

1.从所提出的仿真模型中得到的温度结果与从热电偶收集到的实验数据（三个测量位置的结果误差在10%以内，而实验开始和结束处的误差20%）显示出合理的一致性；

2.在每个沉积层的末端，温度场显示（注：指CPLD和IPLD）PLD工艺比CLD工艺冷却更快。这表明脉冲间隔减少了沉积层中的热量积累；

3.所采用的IPLD工艺显示出更均匀的残余应力分布，这归因于温度场和热应力的变化较小；

4.随着沉积层数的增加，三种工艺（注：指的是CLD，CPLD，IPLD）的高温逐渐升高；其中，CLD工艺温度增长尤其快。由于热传导，每层中间区域的温度高于两侧。在沉积开始时，IPLD工艺的冷却速率快，但三种工艺的冷却速度值随沉积工艺逐渐降低。

文章所报道的结果将会有助于为DLD工艺中的受控热积累和应力集中分析提供参考。IPLD工艺适用于受变形影响较大的薄壁零件，对于较大的零件，仍需考虑沉积工艺的效率。

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图文摘要

DLD技术原理示意图

残余应力的仿真和实验结果对比数据

不同工艺的温场和残余应力场的分布对比图  (a)CLD (b)CPLD (c)IPLD