[发明专利]一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法

权利要求书

1.一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法，其特征在于，具体包括有如下步骤：

第一步：增材制造零件及基板三维有限元模型的建立，并对建立的三维有限元模型进行网格划分；

第二步：待第一步完成后，对打印粉末材料的性能参数进行定义；

第三步：待第二步完成后，建立热源加载条件；

第四步：确定增材制造最终应力场，包括线切割高度、方向的确定。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法，其特征在于，所述第一步具体按照以下方法实施：

对待线切割的零件及基板进行三维有限元模型的建立，将待线切割的零件及基板进行不同的层面的建模，再连接层与层之间的每一层的网格模型，保证建模过程与增材制造的过程每一层的轮廓区域一一对应；

对增材制造零件进行网格划分，三维有限元模型整体整体采用全六面体网格划分，最小单元控制为1.5×1.5×1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法，其特征在于，在所述第二步中：

增材制造过程中的导热系数W/m·℃、对流换热系数W/m²·℃、密度Kg/m³、比热J/Kg·℃、泊松比、弹性模量N/m²、热膨胀系数1/℃和屈服极限MPa参数通过脚本化有限元分析进行迭代拟合，最终得出其塑性应变和流变应变的函数曲线图。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法，其特征在于，所述第三步建立热源加载条件的具体方法如下：

采用一种移动半椭球热源对其进行热载荷加载，具体如下：

T=6QR3P23exp(-3r2R2)---(1);]]>

式(1)中：Q为电极之间热源温度；T为瞬态加热温度；R为电极加热中心的有效加热半径；r为任意一点离加热中心原点的距离；P为电机的总功率；

增材制造过程中：激光铺粉粉末层高为0.05mm；激光道与道搭接宽度为0.08mm；激光功率为280w；激光扫描速度为886mm/s；激光能量有效利用率45％；打印粉末为TC4。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造后处理线切割过程的数值模拟方法，其特征在于，所述第四步具体按照以下方法实施：

对增材制造过程及打印结束后零件整体的应力状态及变形状态进行记录，对线切割方向、线切割高度进行设置，分析最终线切割对零件整体产生的变形状态。