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基于数值仿真的钛合金薄壁结构激光沉积成形修复研究
摘要：
近年来，钛合金薄壁结构的激光沉积成形修复技术备受关注。本研究通过数值仿真分析了钛合金薄壁结构激光沉积成形修复的影响因素，研究结果表明，激光功率、成形速度和粉末喷射速度对修复薄壁结构的质量具有重要影响。本文还探讨了钛合金薄壁结构激光沉积成形修复的优势和挑战，并提出了相应的解决方案。本研究为钛合金薄壁结构激光沉积成形修复技术的发展提供了理论和实践基础。
关键词：激光沉积成形；薄壁结构；钛合金；数值仿真
1.引言
薄壁结构是现代工程中常见的一种结构形式，具有重量轻、刚度高等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。然而，由于薄壁结构容易出现损伤和破损，传统修复方法存在一定的局限性。激光沉积成形技术作为一种新型修复方法，以其高效、精确的特点逐渐成为关注的焦点。
2.数值仿真模型
本研究基于有限元分析原理建立了钛合金薄壁结构激光沉积成形的数值仿真模型。模型中包括激光功率、成形速度和粉末喷射速度等参数。通过对不同参数的变化进行仿真分析，得到了薄壁结构修复时的温度分布、应力分布和变形情况。
3.数值仿真结果分析
3.1激光功率的影响
激光功率是影响修复质量的重要因素之一。当激光功率过低时，沉积层的熔化效果不理想，修复薄壁结构的密实性和完整性较差；当激光功率过高时，可能会导致过度熔化和变形。因此，选取合适的激光功率是保证修复质量的关键。
3.2成形速度的影响
成形速度是指激光扫描速度和工件运动速度的综合体现。较高的成形速度可以减少热输入，降低热影响区域的尺寸，从而减少变形和残余应力。然而，过高的成形速度可能导致修复薄壁结构的熔化效果不佳，因此需要在减小变形和保证修复质量之间进行平衡。
3.3粉末喷射速度的影响
粉末喷射速度是指喷射头向工件表面连续喷射粉末的速度。适当的粉末喷射速度可以保证修复薄壁结构的均匀性和密实性。过快的喷射速度可能导致粉末无法充分熔化，降低修复质量。相反，过慢的喷射速度可能导致过度熔化和残留应力的增加。
4.优势与挑战
激光沉积成形修复钛合金薄壁结构具有高度自由度、精确性和效率高的优势。然而，该技术还存在一些挑战，如熔化池的不稳定性、残余应力的产生等。为克服这些挑战，可以优化激光参数、调整喷粉参数，引入预热和后处理等措施。
5.结论
本研究通过数值仿真分析了钛合金薄壁结构激光沉积成形修复的影响因素，并探讨了其优势和挑战。研究结果表明，激光功率、成形速度和粉末喷射速度对修复薄壁结构的质量具有重要影响。该研究为进一步发展钛合金薄壁结构激光沉积成形修复技术提供了理论和实践基础。
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