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摘要
研究激光粉末床熔融工艺参数与熔道形貌、气孔缺陷的关联是优化工艺参数、提升成形效率的基础。使用不同激光功率成形TC4钛合金单条熔道，并建立基于流体体积法的气-液两相流三维细观熔池模型，对激光粉末床熔融增材制造过程中熔池内的传热、熔化、气-液两相流动等物理行为进行仿真分析。实验研究结果表明，随着激光功率由100 W增加至400 W，熔道深度大幅度增加，而熔道宽度只在较小功率（100～150 W）下随激光功率的增加而明显增大，此后（150～400 W）不再随功率变化而明显变化。同时，在大激光功率下（400 W）下，部分熔道底部可以发现不规则的气孔缺陷。熔池形貌的预测结果与实验结果的对比验证了仿真模型的有效性。仿真结果表明，随着激光功率增加，熔池底部在反冲力作用下形成匙孔，激光直接照射在熔池底部并使能量向下传递，表现为熔道深度明显增加，熔道宽度变化不明显。在高激光功率下，较深匙孔的底部呈“J”字形，其尾部不能直接受到激光作用，能量不足，易坍塌形成气泡，随后气泡滞留凝固形成气孔缺陷。
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