激光粉床融合工艺越来越多地用于通过熔化并在快速移动的精细焦点激光束下熔化金属零件。需要快速估计所得温度场,融合区尺寸和冷却速率,以确保用最小缺陷的偏置精确零件制造。在这里提出了一个新型的三维分析传热模型,该模型可以在这里迅速可靠地以零件尺度模拟激光粉末床融合过程。体积热源项的构建是为了分析模拟熔体池的演化,其深度与宽度比相当。所提出的分析模型可以模拟零件尺度上的多个轨道和图层的构建速度明显要比文献中报道的所有数值模型要快得多。发现融合区形状和尺寸和冷却速率的计算结果与实验报告的结果非常吻合,该结果是在三种具有多种多样特性的常用合金的构建中,SS316L,TI6AL4V和ALSI10MG。基于分析计算的结果,提供了一组易于使用的过程映射,以估算多个过程条件,以获得一组目标融合区域二月,而无需试用和错误测试。
激光作为热源用于表面改性、焊接、熔覆、定向能量沉积 (DED) 等多种材料加工应用,由于其固有特性而广受欢迎,即易于产生高功率密度、快速加热和冷却速率 (10 3 –10 6 C/s),同时将热影响区和变形降至最低。在这些应用中,DED 是一项相对较新的技术,由于其能够直接从 CAD 模型逐层沉积复杂组件,因此在世界范围内得到了广泛的研究。然而,该过程由于在积聚过程中的热积累而受到各向异性的影响,从而影响最终的微观结构、力学性能和几何完整性 [1]。已有多项研究报告了量化与峰值温度、熔池大小等有关的热积累,并控制工艺参数以实现均匀性。Song 和 Mazumder [2] 使用双色高温计开发了一种基于熔池温度的控制系统。根据温度变化调节激光功率,以改善表面和几何完整性。Ding 等人 [3] 通过感应和控制粉末流速和熔池尺寸,开发了一种机器人激光 DED 系统中的几何再现性实时反馈系统。