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印度学者成功实现3D打印熔池形貌模拟与验证

时间:2021-08-22 11:41 点击次数:
  本文摘要:在选区激光熔融生产(SLM)过程中,高速激光起到在粉末上构成慢冻慢热效应,成形件不易产生变形、裂纹等缺失。成形所须要构件一般来说必须多次试错,高昂的试错成本妨碍了SLM技术的发展。近年来研究人员致力于通过计算机数值仿真来仿真SLM过程中的温度场展现出,进而分析造成构件缺失的原因,借此减少试错成本。印度理工学院的研究团队使用体热源仿真激光光源,忽视高温下的材料冷却,考虑到材料间的热传导热传导和电磁辐射热传导,创建热传导模型,并展开了Ti6Al4V粉末的SLM数值模拟实验。

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在选区激光熔融生产(SLM)过程中,高速激光起到在粉末上构成慢冻慢热效应,成形件不易产生变形、裂纹等缺失。成形所须要构件一般来说必须多次试错,高昂的试错成本妨碍了SLM技术的发展。近年来研究人员致力于通过计算机数值仿真来仿真SLM过程中的温度场展现出,进而分析造成构件缺失的原因,借此减少试错成本。印度理工学院的研究团队使用体热源仿真激光光源,忽视高温下的材料冷却,考虑到材料间的热传导热传导和电磁辐射热传导,创建热传导模型,并展开了Ti6Al4V粉末的SLM数值模拟实验。

他们通过转变激光功率和扫瞄速度两个关键工艺参数来继续执行仿真。图1展出了抵达准稳态时,在100W激光功率和500mm/s扫瞄速度下单道扫瞄的仿真温度场产于。

图1单道扫瞄的仿真温度场产于如图2右图,在激光功率100W和扫瞄速度500mm/s的工况下,计算出来熔池的重熔区与实验测出的重熔区形貌具备较高的一致性。图3展出了在较低能量密度情况下,计算出来扣除熔池尺寸与实验测得熔池尺寸吻合程度较高。图2计算出来熔池与测量熔池重熔区形貌对比图3计算出来熔池与实验测得熔池尺寸对比(a)宽度(b)深度图4展出了扫瞄速度分别是100mm/s、200mm/s和300mm/s时,计算出来扣除熔池最低温度与测量最低温度的对比。由于SLM过程中的快冷效应,高温下温度测量不存在误差,在当前300K的温度差异下可以指出仿真最低温度与实际最低温度一致性较好。

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图4计算出来扣除与测量扣除熔池最低温度对比当前,计算机数值仿真可以计算出来多种实验参数下SLM过程中的温度场,且具备一定的可靠性。随着计算出来模型的不断完善,研究人员可以根据较精确的温度场数据找到问题,调整激光功率及扫瞄速度等实验参数,从而增加实验,增加试错成本。


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