計算模型的尺寸為2.4×1.2×2.62mm3，成形區(qū)的尺寸為1.8×0.6×0.12mm3，共六層，層厚為0.02mm，其掃描方式為隔層交替掃描，相位角為 90°，如圖1 所示。SLM技術(shù)是一種預鋪粉的快速成形技術(shù)，必須考慮到粉末對已成形區(qū)的導熱作用和自身被預熱過程。在本模型中成形層周圍的粉末寬度取為0.3mm，由于粉末的熱導率很低，這個寬度已經(jīng)能較好反映粉床對成形區(qū)溫度的影響。為了更準確的分析激光加工過程中熱擴散行為，模型基底的尺寸相對比較大為2.4×1.2×2.62mm3。成形層與粉床的單元尺寸為0.05×0.05×0.02mm3，遠離成形層的網(wǎng)格的劃分相對粗糙些，這即保證了足夠的計算精度，同時也避免了計算時間過長。

圖 1    多層多道的有限元模型

圖2是激光掃描階段的瞬時最高溫度的平均值和熔池深度隨速度的變化曲線。不同速度間的瞬時最高溫度比較接近，但是速度越慢平均最高溫度越高。由圖可知，速度由10m/min變?yōu)?5m/min時，平均瞬時最高溫度減小了52K，明顯高于速度由15m/min變?yōu)?0m/min 的溫度變化值 8K。從熔池的深度隨速度的變化上也能看到這一現(xiàn)象。這是因為激光在同一位置的停留時間與速度成反比關(guān)系，當速度變化量相同時，激光停留時間的改變量并不相同。

圖 2    熔池深度與平均最高溫度隨速度的變化

（功率為190W；搭接率為0）

圖3是不同搭接率下瞬時最高溫度的變化曲線。從圖中我們可以看到，搭接率對瞬時最高溫度的影響不大。搭接率對熔池深度影響較為明顯，搭接率為33%的熔池 深度為0.053mm大于搭接率為0 的熔池深度0.045mm。這是因為重熔區(qū)面積隨著搭接率增大而增大，而重熔區(qū)已在前一道掃描時被高溫熔化，且仍有較高的溫度，此外，重熔區(qū)為實體，熱導率大，易于激光產(chǎn)生熱量向四周傳播，因而熔池深度增大。

圖3 不同搭接率時瞬時最高溫度隨時間的變化曲線

（功率為190W；速度為15m/min）

來源：鑫精合