在激光粉末床融合中对温度的基于模型的灵敏度分析
Zhihao Yang1, Shiting Zhang1, Xia Ji1
1School of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|June 19, 2024
概括
本研究量化了工艺参数和材料特性如何影响激光粉床聚变 (LPBF) 的温度. 激光功率和扫描速度显著影响池大小和最大温度,激光功率的影响最大.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 热分析 热分析
背景情况:
- 激光粉床融合 (LPBF) 是一种关键的增材制造工艺.
- 了解LPBF期间的热行为对于过程优化和材料属性控制至关重要.
- 现有的模型需要验证和灵敏度分析才能准确预测热效应.
研究的目的:
- 量化评估过程参数和材料特性对LPBF温度的影响.
- 使用经过验证的模型对温度预测进行灵敏度分析.
- 为了比较不同热源模型在预测化池尺寸方面的准确性.
主要方法:
- 开发和验证LPBF热分析的预测模型.
- 介绍和比较三个热源模式:点,高斯表面和高斯体.
- 使用Ti6Al4V的案例研究来确定合适的热源密度范围.
- 使用高斯表面热源模型对温度场和池大小的参数效应进行定量分析.
主要成果:
- 高斯表面和身体热源模型显示出比点热源模型更高的化池宽度预测准确度.
- 高斯体热源模型在更高的激光能量密度 (70-90 J/mm3) 中提供了更高的预测准确度.
- 激光功率和扫描速度是最有影响力的因素,显著影响温度,化池宽度和深度.
结论:
- 热源模型的选择显著影响了化池尺寸的预测准确性.
- 激光功率是影响LPBF热谱和池特性的主导参数.
- 扫描速度是影响LPBF热结果的第二个最关键的参数.
