同轴送粉激光定向能量沉积IN718的数值模拟

• 作者: 王予 黄延禄 杨永强
• 来源期刊: 中国激光
• 关键词: 激光技术 同轴送粉 数值模拟 沉积层形状 温度场
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 激光材料加工|Laser Material Processing
• 页码范围: 179-190
• 页数: 12页
• 分类号: TN249
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202148.0602115

摘要

针对同轴送粉的激光定向能量沉积(DED),结合送粉方程与VOF (Volume of Fluid)方法,提出了沉积层计算模型,采用固定坐标系下的移动边界条件,对单道IN718成形过程进行了实时模拟,并进行了实验验证.结果 表明:在单层单道沉积加工下,随着扫描速度从8 mm· s-1增加到14 mm·s-1,沉积层高度和宽度分别减小了57.1％和21.6％,计算所得沉积层高度、宽度及熔深与实验结果吻合良好.在此基础上,计算了在单向平行搭接方式下搭接率为30％的单层双道沉积层温度场分布,得到了不同搭接时刻沉积层的温度变化规律.受第一沉积层热累积的影响,熔池潜热效应会使搭接加工时的表面最高温度略低于单道加工时的表面最高温度;同时受搭接沉积层在扫描过程中高温状态的影响,第一沉积层在搭接扫描过程中会出现回温现象,回温区间为1000～1600 K,幅度为100～300 K.该研究成果对深入理解同轴送粉激光定向能量沉积工艺机理以及工艺优化具有重要意义.