激光粉末床熔融WC-12Co硬质合金温度场模拟 被引量：1

1

作者 牛玉玲 李晓峰 +3 位作者 赵宇霞 张利 刘斌 白培康 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期50-59,共10页

结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度... 结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度)对温度场分布及熔池特征的影响。结果表明:WC-12Co硬质合金在LPBF过程成形时,利用有限元能够有效模拟其成形过程。位于热源前部的等温线比尾部更为密集,温度梯度更大;而扫描路径终端边缘处熔池中心的温度最高。随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池宽度、深度和长度均相应增大。通过相关实验分析不同工艺参数对晶粒尺寸的影响,发现晶粒尺寸随扫描速度的增加而减小,随激光功率的增加而增大;但过高的激光功率会引起一定的热裂纹现象发生。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融 WC-12CO 有限元 温度场 熔池尺寸

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光粉末床熔融温度场模拟研究

2

作者 王岩 刘雨萌 +4 位作者 刘世锋 刘江伟 魏瑛康 王建勇 张亮亮 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1035-1042,共8页

激光粉末床熔融具有不受结构限制、近净成形和效率高等优点,广泛应用于航空航天、医疗以及核电领域。其成形过程中涉及多种复杂的且对构件质量有较大影响的物理现象,对材料加工参数的探索建立在高成本和低效率的大量的试错实验上。为了... 激光粉末床熔融具有不受结构限制、近净成形和效率高等优点,广泛应用于航空航天、医疗以及核电领域。其成形过程中涉及多种复杂的且对构件质量有较大影响的物理现象,对材料加工参数的探索建立在高成本和低效率的大量的试错实验上。为了解决上述问题,提出了一种介观尺度物理模型,联合使用EDEM、Gambit以及FLOW-3D软件对激光粉末床熔融成形过程中离散粉末床和粉末熔融进行介观尺度温度场模拟,探究扫描速率对温度场的影响规律、熔池形貌和尺寸的影响,阐明了温度场演变规律。结果表明:激光功率P=215 W下,扫描速率V=900 mm·s^(-1)为最优工艺参数,熔道较为平直均匀,颈缩和球化缺陷最不明显,成形过程中未发生飞溅和过熔等对构件质量产生不利影响的现象。采用实验对模型进行验证,得到了良好的一致性。模拟结果可为激光粉末床熔融成形过程中工艺参数的探索提供一定的理论支撑。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融 介观尺度 数值模拟 温度场 熔池尺寸

在线阅读 下载PDF 职称材料

扫描速度对激光选区熔化Ti6Al4V熔池流动行为的影响

3

作者 薛九天 曾超 黄芳 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期15-22,共8页

为了研究Ti6Al4V钛合金激光选区熔化制造过程的熔池演变特征及流动行为,采用数值分析方法讨论了扫描速率对熔化温度及流场的影响。结果表明:熔池大小和熔池存在的时间随扫描速度增大而减小,当扫描速度较低时熔池的后部固/液相界面极易... 为了研究Ti6Al4V钛合金激光选区熔化制造过程的熔池演变特征及流动行为,采用数值分析方法讨论了扫描速率对熔化温度及流场的影响。结果表明:熔池大小和熔池存在的时间随扫描速度增大而减小,当扫描速度较低时熔池的后部固/液相界面极易形成波浪状突变。对于500 W激光功率,当扫描速度为0.004 m/s时熔池最大流动速度约为0.42 m/s。随扫描速度的增大,熔池流速呈近似线性减小。这可能是扫描速度减小使柱状晶向等轴晶转变的原因。 展开更多

关键词 激光选区熔化 数值分析 扫描速度 温度场 熔池演变 TI6AL4V

在线阅读 下载PDF 职称材料

GH4169镍基合金短电弧加工温度场数值模拟 被引量：9

4

作者 李雪芝 周建平 +2 位作者 王恪典 许燕 吴天博 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期30-36,116,共8页

以镍基合金GH4169为研究对象,开展了短电弧铣削过程的数值模拟研究。通过选用合适的高斯面热源、体热源以及热边界条件,建立了GH4169镍基合金短电弧加工温度场的数学模型,得到了短电弧铣削过程熔池形成、温度等值线及温度场分布规律。... 以镍基合金GH4169为研究对象,开展了短电弧铣削过程的数值模拟研究。通过选用合适的高斯面热源、体热源以及热边界条件,建立了GH4169镍基合金短电弧加工温度场的数学模型,得到了短电弧铣削过程熔池形成、温度等值线及温度场分布规律。由温度等值线确定了短电弧放电通道与基体材料形成的3个区域(气化区、熔融凝固区、热影响区)。同时,在相同工艺参数下进行短电弧铣削工艺试验,利用红外热成像仪监测整个加工过程。通过FLIR R&D Software处理热成像仪监测数据,并获取三节点的热循环曲线,其温度变化趋势与仿真结果吻合较好,由温度成像云图观测放电通道与基体形成的各区域范围与温度等值线基本吻合,验证了所建立模型的正确性,为短电弧铣削加工过程中去除特性、表面质量、微观形貌等基础问题提供理论依据。 展开更多

关键词 镍基合金 短电弧 铣削加工 熔池 温度场

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟 被引量：6

5

作者 李会山 杨洗陈 +1 位作者 王云山 唐英 《天津工业大学学报》 CAS 2003年第5期9-12,共4页

建立简化二维非稳态温度场数值模型,采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布,模拟了一个平板试验件激光再制造过程,其计算结果与文献提供数据比较误差较小,可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数.

关键词 激光熔敷 熔池 温度场 数值模拟 激光再制造

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光再制造熔池温度场检测与控制方案研究 被引量：6

6

作者 雷剑波 杨洗陈 +1 位作者 王云山 李会山 《天津工业大学学报》 CAS 2003年第5期56-58,共3页

为实时检测与控制激光再制造熔池温度场,提出了一套新型CCD红外图像比色测温与反馈系统模型.此系统模型采用单镜头采集两种波长的激光熔池温度场红外图像,CCD摄像机接收热辐射信号,将得到的信息传输到计算机进行处理,得到激光熔池温度... 为实时检测与控制激光再制造熔池温度场,提出了一套新型CCD红外图像比色测温与反馈系统模型.此系统模型采用单镜头采集两种波长的激光熔池温度场红外图像,CCD摄像机接收热辐射信号,将得到的信息传输到计算机进行处理,得到激光熔池温度场分布数据,根据这些数据可以进行激光加工控制. 展开更多

关键词 激光再制造 熔池温度场 自动控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

厚板焊接温度场解析解分析 被引量：4

7

作者 王晓军 刘天佐 +1 位作者 夏天东 赵文军 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第4期27-30,共4页

分析讨论厚板焊接时准稳定温度场的解析解,通过实例,应用工具软件Origin和Mathematica精确计算焊缝熔池的外形尺寸,作图表示焊接接头不同截面、不同位置的温度分布和等温线分布.整个过程简单明了,没有数值计算的繁琐,可以为厚板焊接接... 分析讨论厚板焊接时准稳定温度场的解析解,通过实例,应用工具软件Origin和Mathematica精确计算焊缝熔池的外形尺寸,作图表示焊接接头不同截面、不同位置的温度分布和等温线分布.整个过程简单明了,没有数值计算的繁琐,可以为厚板焊接接头的温度场计算和焊缝熔池尺寸的计算提供快捷方法. 展开更多

关键词 焊接温度场 解析解 熔池尺寸

在线阅读 下载PDF 职称材料

10mm厚TC11钛合金电子束焊接熔池传热与流动行为研究 被引量：4

8

作者 马正斌 刘金合 +1 位作者 魏雷 王世清 《航空制造技术》 北大核心 2012年第16期80-83,共4页

采用ANSYS软件中的Flotran模块,建立了基于高斯面热源与峰值热流递增的旋转体热源相结合的新型复合热源模型,合理地模拟了10mm厚TC11钛合金平板的电子束焊接熔池传热与流动行为。结果表明:计算熔池边界与真实焊缝的熔合线轮廓吻合较好,... 采用ANSYS软件中的Flotran模块,建立了基于高斯面热源与峰值热流递增的旋转体热源相结合的新型复合热源模型,合理地模拟了10mm厚TC11钛合金平板的电子束焊接熔池传热与流动行为。结果表明:计算熔池边界与真实焊缝的熔合线轮廓吻合较好,均呈现电子束焊接典型的"钉子形"焊缝。 展开更多

关键词 电子束焊接 TC11钛合金 熔池温度场 表面流场

在线阅读 下载PDF 职称材料

YAG激光全熔透焊接304不锈钢的熔池温度场预测 被引量：3

9

作者 陈俊杰 于有生 段爱琴 《航空制造技术》 北大核心 2012年第3期78-82,共5页

基于Rosenthal的移动线热源模型,通过与高速摄像对焊接过程中熔池特征量的测量结果对比,获得了YAG激光全熔透焊接304不锈钢时熔池特征量及温度场分布的预测模型。结果表明,在一定热输入范围内,计算与试验结果符合得很好,但当热输入使熔... 基于Rosenthal的移动线热源模型,通过与高速摄像对焊接过程中熔池特征量的测量结果对比,获得了YAG激光全熔透焊接304不锈钢时熔池特征量及温度场分布的预测模型。结果表明,在一定热输入范围内,计算与试验结果符合得很好,但当热输入使熔透焊接过程处于过度熔化和临界熔透时,计算值与试验值的偏差会变大。 展开更多

关键词 激光全熔透焊接 熔池 温度场

在线阅读 下载PDF 职称材料

双辊薄带铸轧熔池温度场的在线计算模型

10

作者 崔海涛 曹光明 +1 位作者 李成刚 王国栋 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期669-672,共4页

合理简化双辊薄带铸轧的熔池换热边界条件,采用热平衡法推导出熔池温度场的计算模型.该模型考虑了浇铸温度、铸轧速度、辊缝、铸辊温度等工艺参数对熔池温度场的影响,其计算速度和计算精度能够满足实时在线控制要求.根据模型计算结果分... 合理简化双辊薄带铸轧的熔池换热边界条件,采用热平衡法推导出熔池温度场的计算模型.该模型考虑了浇铸温度、铸轧速度、辊缝、铸辊温度等工艺参数对熔池温度场的影响,其计算速度和计算精度能够满足实时在线控制要求.根据模型计算结果分析了影响熔池温度场的主要因素,得到了铸轧在线控制的深层规律,并在多次的铸轧实验中验证了模型的正确性. 展开更多

关键词 双辊薄带铸轧 熔池 温度场 铸速 凝固终点

在线阅读 下载PDF 职称材料

电子束熔丝增材制造过程在线监测技术研究现状 被引量：6

11

作者 郭嘉琪 黄安国 +1 位作者 黄康 庞盛永 《航空制造技术》 2018年第17期57-62,共6页

综述了电子束熔丝增材制造过程在线监控的研究现状,集中讨论成形过程熔池形貌监测、成形过程温度场监测、流动场监测,着重介绍了对熔池形貌的在线监测,并展望了电子束熔丝增材制造过程在线监测未来可能的发展方向:(1)制造过程中电子、... 综述了电子束熔丝增材制造过程在线监控的研究现状,集中讨论成形过程熔池形貌监测、成形过程温度场监测、流动场监测,着重介绍了对熔池形貌的在线监测,并展望了电子束熔丝增材制造过程在线监测未来可能的发展方向:(1)制造过程中电子、离子等信号的在线监测;(2)引入新的信号进行在线监测;(3)对每一层堆积体的质量和层高进行实时跟踪;(4)多信号协同在线监测。 展开更多

关键词 增材制造 电子束熔丝沉积 在线监测 熔池形貌 温度场 流动场

在线阅读 下载PDF 职称材料

6061铝合金增材制造温度场仿真 被引量：1

12

作者 郑俊旺 马贵春 +2 位作者 王政 张化斌 王磊 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第3期209-215,共7页

针对6061铝合金的电子束选区熔化(Selective Electron Beam Melting,SEBM)过程,采用ANSYS构建了温度场仿真三维有限元模型。考虑材料的热物性参数随温度的变化特性,通过高斯面热源在粉末床上移动,研究了电子束功率、扫描速度和铝合金预... 针对6061铝合金的电子束选区熔化(Selective Electron Beam Melting,SEBM)过程,采用ANSYS构建了温度场仿真三维有限元模型。考虑材料的热物性参数随温度的变化特性,通过高斯面热源在粉末床上移动,研究了电子束功率、扫描速度和铝合金预热温度对熔池尺寸、熔池热历史的影响,为6061铝合金电子束选区增材制造工艺参数的选择提供理论依据。研究结果表明:熔池宽度、熔池深度随着电子束功率、预热温度的增大而增大;输入线能量小于0.19 J/mm时,熔池深度、宽度均随着扫描速度的增大而减小,熔池长度随扫描速度的增大而增大;当输入线能量大于0.19 J/mm时,熔池深度、宽度均随着扫描速度的增大而增大,但增大速率减小,熔池长度随扫描速度的增大而减小。电子束功率是影响熔池冷却速率的主要因素。不同扫描路径的粉末层温度分布不同,采用合理的扫描路径可使得整个零件的热分布更加均匀。 展开更多

关键词 6061铝合金 电子束增材制造 熔池尺寸 温度场

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于移动高斯热源的激光抛光瞬态有限元三维数值模型 被引量：2

13

作者 贺国阳 王涛 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期575-583,共9页

本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数... 本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数而产生的表面张力对抛光熔池的影响,通过改变高斯光源的不同功率强度、扫描速度,来分析对抛光过程中形成的熔池的影响,模拟结果表明:当激光热源功率过大时,易造成熔池尺寸过大,不利于降低材料表面的粗糙度,适当降低扫描速度能有效的降低轮廓峰值的温度梯度大小,从而降低表面张力的作用大小,进而改善熔池尺寸与形状。通过实际抛光实验得出:激光的最佳扫描速度维持在20 mm/s左右,扫描速度过小或者过大都会使抛光样品的表面粗糙度值[WTBX]Ra增加,从而达不到理想抛光效果,且通过实验测试值与数值模型计算值相比较,发现两者数据大致吻合,从而证明了该数学模型的准确性。 展开更多

关键词 激光抛光 高斯热源 熔池 温度场 表面张力温度系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光熔覆成形中熔池表面温度场的检测与研究 被引量：6

14

作者 袁钰函 杨启 +3 位作者 闫昭华 支辛蕾 袁自钧 陈向东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期985-992,共8页

针对激光熔覆成形中熔池表面温度场难以测量的问题,搭建了彩色CCD同轴测温系统。通过优化实验参数,该测温平台可获得清晰、稳定的熔池表面图像,对所拍图像进行处理和计算,可以得到熔池表面的温度场。为了验证得到的温度场是否准确,搭建... 针对激光熔覆成形中熔池表面温度场难以测量的问题,搭建了彩色CCD同轴测温系统。通过优化实验参数,该测温平台可获得清晰、稳定的熔池表面图像,对所拍图像进行处理和计算,可以得到熔池表面的温度场。为了验证得到的温度场是否准确,搭建了红外测温系统,通过对熔池表面不同区域进行测温,得到了与CCD测量结果基本吻合的熔池表面温度分布。两种不同的测温方式得到一致的温度场,说明此测温平台是实用、可靠的,为通过实时检测熔池表面温度进而控制熔覆成形系统打下基础。 展开更多

关键词 激光熔覆成形 熔池表面温度场 CCD比色测温 红外测温仪测温

在线阅读 下载PDF 职称材料

非晶带材成型过程熔潭特性的数值模拟 被引量：1

15

作者 张斐然 程舟济 潘永军 《现代信息科技》 2021年第9期38-41,共4页

平面流铸技术的出现为非晶带材中宽带的制取提供了可能,而位于喷嘴和铜辊表面之间熔潭的状态则决定了带材的性能和质量。通过对熔潭初始形成过程的数值模拟,详细分析了熔潭外形尺寸的变化及其内部温度场、速度场随时间的分布,进而推算... 平面流铸技术的出现为非晶带材中宽带的制取提供了可能,而位于喷嘴和铜辊表面之间熔潭的状态则决定了带材的性能和质量。通过对熔潭初始形成过程的数值模拟,详细分析了熔潭外形尺寸的变化及其内部温度场、速度场随时间的分布,进而推算出熔体的冷却速率这一制带关键参数。实验结果表明:在非晶带材的制取过程中,周围气体及熔潭内部出现的回流会影响到温度的表现,并计算出熔体的平均冷却速率为2.1×106 K/s,对比已有的实验结论,验证了该数值模拟的可靠性。 展开更多

关键词 平面流铸 熔潭 温度场 速度场 冷却速率

在线阅读 下载PDF 职称材料