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《鐵粉激光直接成形溫度場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第33卷第6期礦冶工程Vo1．33No62013年12月MGANDMETALLURGICALENGINEERINGDecember2013鐵粉激光直接成形溫度場(chǎng)數(shù)值模擬①蘇正夫(湖南稀土金屬材料研究院，湖南長(zhǎng)沙410126)摘要：建立了激光直接成形三維溫度場(chǎng)有限元模型，該模型考慮到了材料熱物性參數(shù)隨溫度變化以及相變潛熱。采用ANSYS有限元軟件對(duì)鐵粉的激光直接成形過(guò)程的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：熱影響區(qū)的等溫線(xiàn)形狀呈現(xiàn)前密后疏；由于熱積累效應(yīng)，第二層的溫度值要高于與第一層相同位置的溫度值；隨著激光功率增大
2、，熱流密度不斷增加，熔池的溫度越來(lái)越高，熔池尺寸也越來(lái)越大，導(dǎo)致液相存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng)從而加劇球化現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：激光直接成形；鐵粉；溫度場(chǎng)；數(shù)值模擬中圖分類(lèi)號(hào)：O551文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2013．06．028文章編號(hào)：0253—6099(2013)06-0103—04NumericalSimulationofTemperatureFieldforLaserDirectFormingofIronPowderSUZheng—fu(HunanRare．EarthMetaZResea
3、rchInstitute，Changsha410126，Hunan，China)Abstract：Athree．dimensionalfiniteelementmodelwasestablishedfortemperaturefieldduringlaserdirectforming(LDF)，withthevariationofthermophysicalpropertiesofmaterialswithtemperatureandthelatentheatofphrasetransformationtakenintoc
4、onsideration．ByusingANSYSsoftware，numericMsimulationof3DtransientstateoftemperaturefieldduringLDFwasobtained．Thesimulationresultsshowthattheisothermofheataffectedzone(HAZ)presentstobedenserinfrontendofmoltenpoolthanthebackend．Thetemperatureofthesecondlayerismuchhi
5、gherthanthefirstlayerduetocumulativeeffectofheat．Withanincreaseinlaserpower，whichleadstoariseinthedensityofheatflowrate，themoltenpoolbecomesincreasinglyhigherintemperatureandbiggerinsize．Theresultoflonger—timeinliquidphaseaggravatedbailingphenomenon．Keywords：laser
6、directforming；ironpowder；temperaturefield；numericalsimulation激光直接成形(Laserdirectforming，LDF)，又稱(chēng)LaserSintering，SLS)方面J，而且大多數(shù)是單層的二選區(qū)激光熔化是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種用小功率激光維、三維溫度場(chǎng)模擬，或沒(méi)有考慮粉末熱物性參數(shù)隨溫(一般采用100W以上的光纖激光器)直接成型制造度的變化；而基于粉末熱物性參數(shù)隨溫度變化的復(fù)雜精細(xì)金屬零部件的新型快速成型技術(shù)，可無(wú)模直LDF多層成形過(guò)程的三維溫度場(chǎng)模擬相對(duì)報(bào)道較
7、少。接成型致密度100％、相對(duì)尺寸精度為千分之一的各為此本文考慮了材料熱物性參數(shù)隨溫度變化和相變等種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件，無(wú)需復(fù)雜后處理¨。但非線(xiàn)性情況，基于ANSYS環(huán)境建立了LDF三維溫度LDF成形過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)冶金過(guò)程，快速場(chǎng)有限元模型。激光熱源近似為高斯分布，并利用熔化與快速凝固時(shí)存在較大的溫度梯度，產(chǎn)生較大的AYSYS參數(shù)化語(yǔ)言(APDL)實(shí)現(xiàn)了激光高斯熱源的移熱應(yīng)力，熔化的金屬表面張力很高，容易產(chǎn)生球化和翹動(dòng)加載，研究鐵粉在不同激光直接成形功率、層數(shù)下激曲變形。這兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為普遍性的國(guó)際性難光直接
8、成形鐵粉的溫度場(chǎng)。題，因此，對(duì)激光直接成形過(guò)程溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分1LDF模型的建立析成形工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，對(duì)選擇合適的工藝參數(shù)，提高LDF制件的質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。LDF三維有限元模型如圖1所示。模型由下層的國(guó)內(nèi)外對(duì)于金屬粉末激光快速成形溫度場(chǎng)模擬方基板和上層的粉末組成。基板尺寸為3m
