殘留應(yīng)力是快速加熱和快速冷卻的必然產(chǎn)物，這是激光粉末床熔融工藝的固有特性。
每一個新的加工層都是通過如下方式形成的：在粉末床上移動聚焦激光，使頂層粉末熔融并與下方的加工層熔合。熱熔池中的熱量傳遞至下方的固體金屬，這樣熔融的金屬就會冷卻并凝固。這個過程非常迅速，大約只有幾微秒。
當(dāng)新的金屬層在下層金屬的上表面凝固和冷卻時， 會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。但由于受到下方固體結(jié)構(gòu)的限制，這種收縮會導(dǎo)致層與層之間形成剪切力。
激光在固體基體的頂部熔融粉末形成新的焊道（左）
激光沿掃描矢量移動并熔融粉末，在熱量傳遞至下方的固體金屬之后，熔融粉末冷卻下來。金屬在冷卻凝固的過程中收縮，從而與下一層之間形成剪切力（右）
殘留應(yīng)力具有破壞性。當(dāng)我們在一個加工層的上方增加新的加工層時，應(yīng)力會隨之形成并累積，這可能導(dǎo)致零件變形，使其邊緣卷起，甚至脫離支撐。
在比較極端的情況下，應(yīng)力可能會超出零件的強(qiáng)度，造成組件破壞性開裂或加工托盤變形。
這些效應(yīng)在橫截面較大的零件中最為明顯，因此此類零件的焊道往往較長，因而剪切力作用的距離更長。
最大程度減小殘留應(yīng)力
解決這個問題的方法之一是改變掃描策略，選擇最適合所加工的零件幾何形狀的方法。當(dāng)我們用激光軌跡填充零件中心時，通常會來回移動激光，這個過程稱為“掃描”。我們所選擇的模式會影響掃描矢量的長度，因而也會影響可能在零件上累積的應(yīng)力水平。掃描矢量越短，則殘留應(yīng)力越小。
迂回掃描模式
條紋掃描模式
棋盤掃描模式
我們也可以在從一個加工層移至下一個加工層時旋轉(zhuǎn)掃描矢量的方向，這樣一來，應(yīng)力就不會全部集中在同一個平面上。每層之間通常旋轉(zhuǎn)67度，以確保在加工完許多層之后掃描方向才會完全重復(fù)。加熱加工托盤也是減少殘留應(yīng)力的一種方法，此外，序后熱處理也可以減少累積的應(yīng)力。
劃重點(diǎn)
殘留應(yīng)力設(shè)計建議
通過設(shè)計最大程度消除殘留應(yīng)力
●避免大面積不間斷熔融
●注意橫截面的變化
●混合加工，將較厚的底板整合到增材制造零件中
●在應(yīng)力可能較高的位置使用較厚的加工托盤
●選擇合適的掃描策略
（轉(zhuǎn)載）
