反冲压力作用下激光选区熔化熔池热动力学行为

作     者：袁伟豪 陈辉 魏青松 YUAN Weihao;CHEN Hui;WEI Qingsong

作者机构：华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 新加坡国立大学机械工程学院新加坡117575 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2020年第56卷第7期

页      面：213-219页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51775207,51705170) 华中科技大学学术前沿团队、武汉市科技计划(2018010401011281) 中国博后科学基金(2018T 110756)资助项目 

主　　题：激光选区熔化 反冲压力 熔池 凹陷 表面形貌 

摘      要：激光选区熔化(SLM)过程中,金属蒸发产生的反冲压力会改变熔池的热力学行为,导致零件缺陷。以316L不锈钢粉末为对象,通过数值模拟和试验测试,分析了不同激光工艺参数下反冲压力对熔池温度场和速度场的影响规律。其中,数值模型基于VOF多相流原理,充分考虑金属蒸发的反冲压力,同时结合了界面追踪热源模型。结果表明:固定激光线能量密度为300J/m时,较大的扫描速度(1.0m/s)会得到沿扫描方向更大范围的熔池,也会产生更深的凹陷;当激光扫描速度一定时(1.0m/s),熔池凹陷深度随激光功率增大而增大;并且凹陷深度越大,熔池深度越大,但沿扫描方向的熔池范围、熔化道表面形貌和宽度变化不大。