Ti6Al4V的激光选区熔化单道成形数值模拟与实验验证

作者：向羽; 张树哲; 李俊峰; 魏正英^*; 杨理想; 姜立昊

来源：浙江大学学报(工学版), 2019, 53(11): 2102-2117.

• 激光选区熔化
• Ti6Al4V
• 单道
• 数值模拟
• 线能量密度

对于Ti6Al4V材料的激光选区熔化(SLM)成形工艺,基于离散元方法(DEM)建立粉末颗粒随机分布的三维介观模型.采用流体体积法(VOF)对SLM成形过程的三维自由表面进行动态追踪;考虑TC4颗粒随机分布的粉床、随温度呈非线性变化的热物性参数、熔池自由液面演化、由温度梯度引起的表面张力以及蒸发作用;通过数值模拟研究激光与粉末颗粒相互作用过程中的传热、熔化、流动、凝固等过程.结果表明,由温度梯度及表面张力梯度产生的马兰戈尼对流是影响熔池内部传热传质和熔池三维形貌的主要因素;线能量密度(LED)与马兰戈尼对流的强度呈正相关,当LED=92.9～183.0 J/m时,单道表面质量较优.通过单道成形实验对熔池与熔道的三维尺寸与形貌进行观察分析,有效验证了数值模拟的正确性.

• 单位
  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室