基板温度对激光增材制造熔池特征影响的数值模拟研究

来源：计算力学学报杂志2024年第5期北京时间：

作者：钱学海,赵吕,李振环

单位：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,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,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：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。

关键词：激光粉末床熔化,流体动力学,熔池,温度梯度,

基金资助：国家自然科学基金面上项目(12272143)资助.