环状喷嘴的结构参数对粉末流收对激光导向能量沉积的影响
Bobo Li1, Weiyi Wang1, Donglai Li2
1College of Mechatronics Engineer, Shenyang Aerospace University, Shenbei District Daoyi South Street, Shenyang 110136, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|May 14, 2025
概括
在激光定向能量沉积 (L-DED) 制造中优化环状喷嘴结构显著改善了粉末的融合. 关键因素包括出口形状,倾斜角度和气流速率,以提高增材制造部件质量.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 计算流体动力学的流体动力学.
背景情况:
- 激光定向能量沉积 (L-DED) 在先进制造中至关重要.
- 粉末料喷嘴的收直接影响L-DED部件的准确性和质量.
- 目前文献中缺乏环形喷嘴粉末料结构的全面优化方案.
研究的目的:
- 为了研究内部环状喷嘴结构对粉末收的影响.
- 建立优化环状喷嘴设计的基础,以改善L-DED中的粉末融合.
主要方法:
- 开发了环状喷嘴的有限元分析模型.
- 使用拉格朗日-欧勒尔法来模拟粉末流动动力学.
- 参数研究包括不同的出口形状,倾角,出口间隙,入口形状,粒子大小和气体流速.
主要成果:
- 平行出口形状是环状喷嘴的最佳选择.
- 降低倾斜角和出口间隙可以减少粉末流的腰径.
- 减少颗粒大小和载体气体速率提高了粉末的收,达到1.42毫米的腰径;增加激光屏蔽气体速率降低了收位置.
结论:
- 特定的几何参数 (17度倾斜,0.5毫米间隙) 可以将粉末流腰间直径减少49%.
- 颗粒大小,载体气体和屏蔽气体的速率对于控制粉末的融合至关重要.
- 该研究为设计L-DED工艺的高融合环状喷嘴提供了必要的数据.
