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机械科学与技术2025年第10期:TA15钛合金L-PBF成形过程气孔数值模拟及工艺参数研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:杨来侠;戴杰;慎松;张恒;李庆宇;陈祯;

单位:西安科技大学机械工程学院;西安交通大学机械工程学院;中国航发动力股份有限公司;国家增材制造创新中心;

摘要:激光粉末床熔融(L-PBF)逐点、逐线、逐体成形的特点往往会产生难以控制的缺陷,气孔是影响L-PBF成形件质量的典型缺陷之一,因此研究气孔对提高L-PBF成形件力学性能很有必要。本文考虑材料随温度变化的热物性参数,基于离散元法(DEM)建立了TA15钛合金L-PBF成形过程熔池介观尺度的多物理场数值计算模型,利用流体体积(VOF)法对熔池自由表面进行追踪模拟,采用计算流体力学(CFD)FLOW-3D软件对TA15钛合金L-PBF成形过程的气孔进行数值模拟,研究激光功率P和扫描速度v对熔池气孔的影响规律。结果表明:随着激光功率的增加和扫描速度的降低,熔池深度呈增大趋势,气孔数量增多,熔池内产生孔隙的激光能量密度阈值E=0.043 3 MJ/(m·s~(1/2))。

关键词:数值模拟;;激光粉末床熔融;;气孔;;钛合金

基金资助:陕西省教育厅2022年度服务地方专项科研计划(22JC053);; 陕西省教育科学“十四五”规划2021年度课题(SGH21Y0522)