基于粉末层与基板表面能量分布的选择性激光熔化模拟新热源模型
应用物理
2021-06-08 v1 材料科学
摘要
为了预测选择性激光熔化（SLM）中熔池更精确的形状信息，提出了一种新的有限元温度场仿真模型。该仿真采用一种新的热源模型，考虑了粉末布局、基板表面以及熔合后粉末层厚度变化对能量分布的影响。为了构建这一新热源模型，首先提出一种基于梯度下降和单变量搜索技术的改进优化方法来模拟粉末布局，然后追踪并记录粉末与基板表面之间的激光束传播以获得能量分布。最后，根据粉末层与基板表面之间的激光能量分布，将热源模型分为两部分：一是基板表面热源模型为高斯分布，二是粉末层热源模型——在水平面上满足高斯分布，在深度方向根据拟合得到的函数关系变化。此外，分析了熔合后粉末层厚度变化，并在热源模型中加以考虑。将粉末仿真结果与粉末散射实验结果比较，验证了粉末模型的有效性。将温度场仿真与实验比较，结果表明预测的熔池宽度相对误差为 6.4%，连接宽度误差为 9.6%，具有较好精度，验证了温度场仿真模型的有效性。
引用
@article{arxiv.2106.03482,
title = {A new heat source model for selective laser melting simulations based on energy distribution on the powder layer and the surface of substrate},
author = {Zhi Huang and Weibo Jia and Haoming Wang and Zhengtong Yang and Chao Li and Jie Liang and Yue Zhong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.03482},
year = {2021}
}
备注
13pages,21figures