選擇性激光燒結(jié)過程溫度場數(shù)值模擬
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由溫度值可判斷粉末是否凝固。設(shè)粉末熔點(diǎn)為 Ts，則當(dāng)計(jì)算點(diǎn)的溫度 T>Ts 時(shí)，表明粉末已燒融；當(dāng) T
作者根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型，編制了二維有限元程序[5]，并用實(shí)例對(duì)程序進(jìn)行了驗(yàn)證。
本例中所選粉末為聚乙烯蠟和氧化鋁、 氧化鋯的混合粉末，粉末的相對(duì)密度為58%，掃描功率為 (15～25) W，線寬 0.4 mm，掃描速度4mm/s，Ts=80 ℃。作者對(duì)其進(jìn)行了溫度場數(shù)值模擬，其有限元模型及計(jì)算結(jié)果如圖 3 所示。
圖 3 燒結(jié)過程溫度等值線分布(℃)
Fig。3 Isoline of temperature during sintering progress由圖3可知，在選定的燒結(jié)參數(shù)下，燒結(jié)寬度為 (0.4～1.2) mm，最大燒結(jié)深度為 0.15 mm。說明在已選擇的燒結(jié)參數(shù)下，粉末是在全熔狀態(tài)下燒結(jié)的，層與層之間的搭接良好，燒結(jié)控制參數(shù)是最優(yōu)的。
用 WRe5-WRe25 熱電偶測量了溫度隨時(shí)間的變化曲線，并將計(jì)算值與實(shí)測值作了比較，結(jié)果見圖 4。由圖 4 可看出，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相差很小(第一測點(diǎn)位于粉層中間，第二測點(diǎn)位于層與層接觸處)。
圖 4 實(shí)測溫度與理論值比較
Fig.4 Comparison between tested value and calculated value5 結(jié) 論
建立了 SLS 燒結(jié)過程的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其邊界條件進(jìn)行了合理的處理。該模型及方法同樣適用于其他粉末材料變長線掃描激光燒結(jié)過程溫度場的求解。
對(duì)聚乙烯蠟和氧化鋁、 氧化鋯的混合粉末燒結(jié)過程進(jìn)行了溫度場數(shù)值模擬并與實(shí)測值進(jìn)行了比較，計(jì)算值與實(shí)測值基本吻合。
利用計(jì)算結(jié)果可確定相匹配的燒結(jié)工藝參數(shù)，如鋪粉厚度、 掃描速度、 掃描功率等。
部級(jí)“九五”預(yù)研基金資助項(xiàng)目
杜建紅(1969-)，女，講師，碩士。從事專業(yè)：汽車工程.
杜建紅(華北工學(xué)院 機(jī)械電子工程系，山西 太原 030051)
白培康(華北工學(xué)院 材料工程系，山西 太原 030051)
程軍(華北工學(xué)院 材料工程系，山西 太原 030051)
參考文獻(xiàn)：
[1] 馮濤，孫建民，宗貴升等。用選擇性激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)快速精密鑄造
[2] Nelson J C，Vail N K，Barlow J W，et al。Select laser sintering of polymer-coated silicon carbide
[3] 孔祥謙。有限元法在傳熱學(xué)中的應(yīng)用
[4] Nelson J C，Xue S，Barlow J W，et al。Model of the selective laser sintering of bisphenol-a polycarbonate
[5] 程軍。計(jì)算機(jī)在鑄造中的應(yīng)用(end)
評(píng)論