欢迎光临《计算力学学报》官方网站!
钱学海,赵吕,李振环.基板温度对激光增材制造熔池特征影响的数值模拟研究[J].计算力学学报,2024,41(5):822~829
本文二维码信息
码上扫一扫!
基板温度对激光增材制造熔池特征影响的数值模拟研究
Numerical study of influence of substrate temperature on melt pool behavior in laser additive manufacturing
投稿时间:2024-07-22  修订日期:2024-08-14
DOI:10.7511/jslx20240722003
中文关键词:  激光粉末床熔化  流体动力学  熔池  温度梯度
英文关键词:laser powder bed fusion  fluid dynamics  melt pool  temperature gradient
基金项目:国家自然科学基金面上项目(12272143)资助.
作者单位E-mail
钱学海 华中科技大学 航空航天学院&智能制造装备与技术全国重点实验室, 武汉 430074  
赵吕 华中科技大学 航空航天学院&智能制造装备与技术全国重点实验室, 武汉 430074 lvzhao@hust.edu.cn 
李振环 华中科技大学 航空航天学院&智能制造装备与技术全国重点实验室, 武汉 430074  
摘要点击次数: 68
全文下载次数: 60
中文摘要:
      激光粉末床熔融增材制造技术具备成形自由度高和制造周期短等优势,在航空航天和生物医疗领域复杂结构一体化成形中展现出卓越潜力。激光粉末床熔融工艺涉及极高的升温、冷却速率和极强的温度梯度,不可避免地在构件内产生热应力和残余应力,严重损害构件的力学性能。因此,选取合理的工艺参数,降低熔池区域温度梯度幅值,对提高成型件质量有着重要的意义。本文基于流体动力学方法,使用多相流方法追踪粉末形状变化,考虑了反冲压力和马兰戈尼效应,计算分析了熔池流动行为和基板温度对温度梯度的影响。结果表明,熔池边界的温度梯度显著高于熔池内部,提高基板初始温度可有效降低温度梯度幅值,有望减小热应力和残余应力。
英文摘要:
      Laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing offers notable potentials for fabrication of complex structures in the aerospace and biomedical fields due to its capabilities of free-form fabrication and rapid manufacturing.However,LPBF involves extremely high heating and cooling rates as well as strong temperature gradients,inevitably leading to the generation of thermal stresses and residual stresses within the components.These stresses can severely compromise the mechanical properties of the components.Therefore,selecting appropriate parameters to reduce the magnitude and gradient of temperature during the LPBF process is of paramount importance for enhancing the quality of the printed parts.In this paper,a computational fluid dynamics model was used to assess the effects of substrate temperature on the dynamic behavior and temperature field within the melt pool.The model utilizes the volume-of-fluid technique to track powder shape changes,and incorporates recoil pressure and Marangoni effects.The results show that the temperature gradient is notably higher at the melt pool border compared to the melt pool interior,and increasing substrate temperature can effectively reduce temperature gradient.
查看全文  查看/发表评论  下载PDF阅读器
您是第13572924位访问者
版权所有:《计算力学学报》编辑部
本系统由 北京勤云科技发展有限公司设计