优化通过激光粉末床融合制造的悬架结构的表面粗度和密度

科学领域:

• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 计算工程 计算工程

背景情况:

• 激光粉末床融合 (LPBF) 能够制造复杂的零件,但在悬架结构方面存在困难.
• 在LPBF的悬架容易出现缺陷,如楼梯效应,曲,裂和渣.
• 实现高质量的Inconel 718悬架需要精确控制加工参数.

研究的目的:

• 开发一种结合的数值和实验方法,以优化Inconel 718悬架的LPBF参数.
• 为了最大限度地减少表面粗,并最大限度地提高LPBF制造的悬浮结构的密度.
• 为了确定最佳的激光功率和扫描速度设置以改善悬架质量.

主要方法:

• 利用传热模拟来预测融化池的深度,长度和冷却速度.
• 嵌入的材料性能差异和在模拟中不同深度的激光吸收性.
• 在模拟数据上训练人工神经网络以创建处理图.
• 通过实验性制造悬架结构验证了最佳参数.

主要成果:

• 开发处理图,预测3600个参数组合的池特征.
• 确定了一个最佳的加工区域,可以显著提高表面粗度.
• 实验验证证证实了表面粗度低,并实现了Inconel 718悬架的最大密度为99.78%.

结论:

• 综合模拟和人工智能方法有效地优化了复杂悬架结构的LPBF参数.
• 精确控制池动态对于减轻Inconel 718 LPBF零件的缺陷至关重要.
• 这种方法提供了一种途径,可以提高具有复杂几何形状的增材制造组件的质量和可靠性.