一种能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板

本技术涉及基板改造，具体涉及一种能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板。

背景技术：

1、激光增材技术是基于分层制造原理，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型制造为实体零件的一种新型制造技术，同时也不需模具来进行工件制造，所以在加工方面，省去了制作冗杂零件的麻烦，将生产流程简单化，高效化。在激光增材制造过程中，粉体原料被一层一层叠加起来，逐步形成实际工件，热能影响材料片区范围较小，稀释效率很低，在科研相关应用领域引起了广泛的关注。

2、但是，该技术也存在着一些不可避免的缺陷，例如在激光增材制造技术制造的过程中，一旦温度各处不均匀，就会给工件带来许多热塑性的局部变形，所需要被生产的工件里就会相应生成残余应力；以及激光增材制造的原料和可动热源会形成对应的熔池，以一个很高的速度冷却时，材料的各部分冷热不均，就会有不一致的收缩和膨胀的趋势，因此在工件制造过程中就会产生残余应力，过多的残余应力会导致工件开裂，从而会造成安全隐患。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型旨在提供一种能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板。

2、技术方案：本实用新型所述的能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板为圆柱体，表面设有重复凹槽。

3、进一步地，所述凹槽的深度为4.5-5.5mm，宽度为0.4-0.6mm，优选的，凹槽的深度为5mm，宽度为0.5mm。

4、进一步地，所述凹槽的横向间距为2-3mm，纵向间距为2-4mm，优选的，凹槽的横向间距为2.5mm，纵向间距为3mm。

5、进一步地，所述基板为40nicr6钢，尺寸直径为80mm。

6、进一步地，所述工件为长方体，基材粉末为incone1718粉末，工件的尺寸为40mm×10mm×2mm。

7、发明原理：本实用新型在原有基板上进行开槽处理，在基板上进行开槽处理，一方面可以减少基底面积，因此可以通过降低机械约束来减小工件由于应力引起开裂的可能性；另一方面在基板上通过增加线槽，可以在保持基板结构刚度的同时，将基板划分为不同的小区域，因此热影响区在加热过程中被允许扩大，避免了热变形转化为塑性应变，此外，在工件加热和冷却的过程中，由于开孔的基板约束较低，故产生较小的拉应力和压应力，又利于弹性恢复，从而允许无裂纹的激光增材制造无裂纹工件的产生；同时本实用新型通过数值模拟的方法进行验证，分别对基板有无凹槽进行处理验证，最终可以发现：基板进行凹槽处理后，激光增材制造出的工件中残余应力更低，达到了避免工件开裂的要求。

8、有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型能够广泛应用于增材制造裂纹敏感度高以及具有应力集中特征的复杂几何结构材料中，从而显著降低工件中所存在的应力集中，降低工件开裂所导致的安全隐患。

技术特征：

1.一种能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板，其特征在于，所述基板为圆柱体，表面设有重复凹槽。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述凹槽的深度为4.5-5.5mm，宽度为0.4-0.6mm。

3.根据权利要求2所述的基板，其特征在于，所述凹槽的深度为5mm，宽度为0.5mm。

4.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述凹槽的横向间距为2-3mm，纵向间距为2-4mm。

5.根据权利要求4所述的基板，其特征在于，所述凹槽的横向间距为2.5mm，纵向间距为3mm。

6.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述基板为40nicr6钢。

7.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述工件为长方体，基材粉末为incone1718粉末。

技术总结
本技术公开了一种能够降低激光增材制造中工件残余应力的基板，所述基板为圆柱体，表面设有重复凹槽，凹槽的深度为4.5‑5.5mm，宽度为0.4‑0.6mm，横向间距为2‑3mm，纵向间距为2‑4mm，所述基板为40NiCr6钢，所述工件为长方体，基材粉末为Incone1718粉末。本技术通过在原有基板上进行开槽处理，在基板上进行开槽处理，一方面可以减少基底面积，通过降低机械约束来减小工件由于应力引起开裂的可能性；另一方面在基板上通过增加线槽，可以在保持基板结构刚度的同时，将基板划分为不同的小区域，综上，本技术能够广泛应用于增材制造裂纹敏感度高以及具有应力集中特征的复杂几何结构材料中，从而显著降低工件中所存在的应力集中，降低工件开裂所导致的安全隐患。

技术研发人员：张子羽,李瑞峰
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：20230116
技术公布日：2024/1/12