多向吸能薄壁波纹蜂窝选区激光熔融成形工艺研究

摘要

本研究以实现兼具多向承载与吸能能力的薄壁波纹蜂窝高质量制备为目的，通过成型试验与仿真模拟相结合的方式，开展了适用于多向承载薄壁波纹蜂窝制备的选区激光熔融（SLM）工艺研究.首先，以壁厚控制为目标，以316L不锈钢为基体材料开展了针对波纹蜂窝成型的单道次熔池仿真及试验，并进行波纹蜂窝胞元成型试验，成型了胞元级波纹蜂窝试件，采用力学性能试验验证与壁厚测量相结合的方式，获取了适用于0.1 mm厚度蜂窝结构成型的激光功率和扫描速度关键参数区间，然后以波纹蜂窝成型过程的变形量控制为目标，开展波纹蜂窝胞元成型仿真模拟，以成型过程产生的平均变形量为评估指标，确定了适用于薄壁波纹蜂窝的最优打印工艺参数.最终成功制备了壁厚均值为0.104 mm的波纹蜂窝并开展了压缩试验，试验结果显示，与传统正六边形蜂窝相比，制备的波纹蜂窝展现出更优异的多向承载和吸能能力，符合波纹蜂窝结构的设计目标.本研究为薄壁复杂曲面蜂窝结构的SLM工艺参数确定及成型提供了依据.

关键词

波纹蜂窝 / 选区激光熔融 / 工艺参数优化 / 薄壁成型 / 数值模拟

基金资助

北京市自然科学基金资助项目（L212024）