金属粉末选择性激光烧结是快速原型制造技术的重要分支之一。由于材料和工艺因素的限制,激光烧结制造金属零件还存在一定的不足,如球化、翘曲以及致密度低等。通过研究激光烧结的温度场、应力场以及研究外加物理场对激光烧结的影响,可以系统分析和解决激光烧结金属零件存在的缺陷。本文利用有限元分析软件ANSYS,针对316不锈钢激光烧结温度场、应力场进行了数值模拟;同时,对外加超声振动对熔池的影响进行了定性的模拟研究。模拟结果与相同参数下的试验结果吻合,可以采用本模拟分析激光烧结规律,确定工艺参数。本文建立了316不锈钢粉末激光烧结的二维、三维模型;运用APDL语言控制热源的热流密度、移动速度以及扫描轨迹;研究了单层多道和单道多层烧结的温度场和应力场。模拟结果表明,扫描端点温度场的不对称及较大的温度梯度造成了端点球化现象,并在端点处产生较大的热应力,使烧结成形试样易在此处破坏;激光扫描线间的耦合作用使端点球化现象随扫描线的增加而逐渐显著,烧结时应避免过短的扫描线;不同扫描策略对烧结成形有很大影响,交替扫描会影响烧结试样的质量,实际制造时应采用单向扫描策略。关于激光烧结熔池在超声振动下的响应,模拟结果显示,熔池中的熔融金属在超声振动的作用下产生受迫振动,降低了熔融金属的粘度,促进熔池与基板和粉末的浸润。振动使枝晶破碎;导致晶粒重排;调节温度场和应力场的分布。提高了烧结件的力学性能和致密度;改善了烧结件的微观组织,减少球化现象的发生,降低残余热应力。