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Hastelloy X激光粉末床熔合中薄壁厚度对熔池尺寸的影响:数值模拟和实验验证
Journal of Manufacturing Processes ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-19 , DOI: 10.1016/j.jmapro.2022.01.029 Shahriar Imani Shahabad 1, 1 , Usman Ali 2 , Zhidong Zhang 1 , Ali Keshavarzkermani 1 , Reza Esmaeilizadeh 1 , Ali Bonakdar 3 , Ehsan Toyserkani 1
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更新日期:2022-01-20
Journal of Manufacturing Processes ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-19 , DOI: 10.1016/j.jmapro.2022.01.029 Shahriar Imani Shahabad 1, 1 , Usman Ali 2 , Zhidong Zhang 1 , Ali Keshavarzkermani 1 , Reza Esmaeilizadeh 1 , Ali Bonakdar 3 , Ehsan Toyserkani 1
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激光粉末床融合 (LPBF) 是一种常用技术,属于增材制造 (AM) 工艺之一,可有效制造复杂的几何形状。涉及与激光和金属粉末相关的复杂现象需要彻底调查以了解该过程背后的复杂多物理场。建模和仿真工具有助于预测温度分布和熔池尺寸,这对最终零件的质量有重大影响。在这项研究中,开发了一个三维 (3D) 传热模型来研究印刷薄壁的厚度对熔池尺寸和温度分布的影响。结果表明,单轨模拟可以准确预测熔池尺寸,校准后的模型可以扩展到多轨模拟,以研究薄壁厚度对熔池几何形状的影响。模拟结果证明了熔池几何形状在该过程中的演变。由于工艺过程中热量积累的存在,减小薄壁厚度会导致熔池宽度显着扩大。此外,模拟结果表明,在较薄零件的 LPBF 过程中温度梯度较高,导致最终微观结构的晶粒尺寸较小。模拟结果的验证表明该模型在预测瞬态温度分布和熔池几何形状方面具有很高的能力。对于 0.5 mm、0.75 mm 和 1 mm 的薄壁厚度,模拟和实验熔池宽度之间的百分比差异分别为 7%、7% 和 11%。最后,提供了一个流程图来指导选择打印薄壁结构的工艺参数。
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