激光熔丝增材过程传热流动行为数值模拟

摘要

目的 研究激光熔丝增材制造过程的熔池流动特性,探究工艺参数对熔池流动与传热行为的影响.方法 建立了考虑运动丝材持续送进过程的激光熔丝增材熔池传热和流动行为数学模型.针对316L不锈钢的激光熔丝增材制造,开展了成形过程中丝材送进、熔化和凝固行为的实验和数值模拟研究.结果 模拟结果 显示在成形过程中,准稳态阶段激光辐照中心的最高温度约为2500 K.金属液主要由丝材端部向熔池尾部流去,并在熔池尾部凝固形成堆积体.同时,熔池表面最大速度可达0.8 m/s,并具有速度振荡特征.结论 基于激光熔丝增材制造过程数学模型的模拟结果 与实验吻合良好,结果 表明,减小送丝速度会增大熔池表面高温区面积,并导致熔池的速度振荡程度增加.