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英文翻譯2
有選擇性激光焊接二組分金屬粉末層數(shù)的局部收縮模型
陳鐵兵（音），張于文（音）
美國(guó)密蘇里哥倫比亞,哥倫比亞大學(xué)機(jī)械和航天工程學(xué)院,MO 65211
摘要
開發(fā)選擇性激光用不同的熔點(diǎn)燒結(jié)金屬粉末的混合物中含有兩種金屬粉的末局部收縮模型. 感應(yīng)激光的熔化根據(jù)部分收縮，被毛細(xì)管和金屬粉末層數(shù)的引力的液體的金屬制的流程和金屬粉末層數(shù)的再聚合被塑造使用溫度變換的模型。調(diào)查氣體的容量分?jǐn)?shù)的作用在被焊接的區(qū)域在焊接過程。
_ 2005 Elsevier 公司. 版權(quán)所有.
1. 介紹
有選擇性的激光焊接(SLS) 金屬粉末是被分層堆積創(chuàng)造固體的制造方法, 三維對(duì)象由熔化搽粉的材料與被指揮激光束[ 1 ] 。熔化和再聚合是機(jī)制結(jié)合金屬粉末微粒形成層數(shù)部份和一起結(jié)合不同的層數(shù)形成功能部份。熔化和固體化根本性廣泛地被調(diào)查了和被選派的回顧是可利用的在文獻(xiàn) [ 2,3 ] 。重大的密度變動(dòng)被收縮導(dǎo)致伴隨熔化在二組分金屬粉末的SLS 因?yàn)楦叩娜埸c(diǎn)粉末單獨(dú)無法承受粉末層數(shù)的結(jié)構(gòu)。另外, 需要考慮 熔融金屬的液體流程在液體水池由于毛細(xì)管和引力。
柏及鉛垂頒發(fā)一維熱模型,熔融的雙組分粉末床, 其中液體流驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管引力和力量.張 以及其他人. [5] 被發(fā)展的三空間的二成份金屬制的粉床和被毛細(xì)管和金屬粉末層數(shù)的引力對(duì)流 SLS 的熱模型被考慮. 一般假定所有的瓦斯最初在粉狀床中被逐出在熔化的之上低熔點(diǎn)金屬粉和熱影響了地域 (HAZ) 完全被提高的密度. 在裁判員用的粉狀床的厚度. [5] 非常大, 哪一個(gè)用完全的收縮接近了第一層的泉華程序. 熔化的和有著被感人高斯激光光線加熱的有限厚度的 3 D 金屬制的粉狀層的再團(tuán)結(jié)以數(shù)字表示地被陳和 張所調(diào)查 [6].
自從液體池的壽命以后在 SLS 中非常短, 粉狀床可能沒有充份的時(shí)間達(dá)成完全的收縮. 在程序可能在完全的收縮和沒有收縮之間的 SLS 中的收縮比率. 二成份金屬制的粉一個(gè) SLS 的部分收縮模型將會(huì)被發(fā)展和部分收縮對(duì) SLS 程序的效果將會(huì)被調(diào)查.
2. 部分的收縮模型
考慮物理模型的問題在圖 1 被顯示。 高斯激光光線以一持續(xù)的速度掃描二成份金屬粉狀層的表面,UB。一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng),其原產(chǎn)地是固定在中心的激光束和就業(yè)的問題,看來 要穩(wěn)定狀態(tài),在移動(dòng)坐標(biāo)系. 初始溫度的粉層,鈦,低于熔點(diǎn)的低熔點(diǎn)粉末, Tm下面。 當(dāng)做激光光線與粉互動(dòng)，粉的溫度直到 Tm 為止被帶來然后熔化的發(fā)生。一個(gè)液體的池在激光光線之下被形成，而且融化浸潤(rùn)被毛細(xì)管和重力的軍隊(duì)驅(qū)使的被不泉華的粉。
寬松的粉狀床包含高熔點(diǎn)粉 (H) ，低的熔點(diǎn)粉 (s) 和瓦斯 (g,s; 在寬松的粉中瓦斯); 所有成份的體積分?jǐn)?shù)加總為個(gè)體,也就是, uH + us + ug,s = 1. 在熔化的之上, 液體的池包含高熔點(diǎn)粉 (H), 液體(l) 低熔點(diǎn)成份 , 和瓦斯 ( g,l; 在液體的區(qū)域中的瓦斯) 和他們的體積分?jǐn)?shù)使uH + ul + ug,l = 1; 這一關(guān)系在被再凝固的區(qū)域中也是可適用如果 ul 也表現(xiàn)體積分?jǐn)?shù)那再凝固低的熔點(diǎn)成份。 多孔性,e, 定義當(dāng)體積能被瓦斯或液體占領(lǐng),和 ug 相等的空虛的分?jǐn)?shù),s 在寬松的粉中和它在變成 ul+ ug,l 之后熔化的。 如果被逐出的瓦斯的體積從粉狀床和液體的體積相等產(chǎn)生在熔化的期間, 粉狀床的多孔性在和之前在熔化的之后將會(huì)是相同的,也就是, e = ug,s = us + ug, 哪一個(gè)被稱為持續(xù)的多孔性模型 [4,5]. 如果高度的體積分?jǐn)?shù)和低的熔點(diǎn)在泉華之前搽粉于使我們 滿足 us/(uH + us) = ug,s, 粉
狀床能完全在持續(xù)的多孔性模型 [5,6] 之下被提高的密度 (ug,l = 0).另一方面，如果沒有收縮，一會(huì)期待那一ug,‘ = ug,s 和多孔性,e, 將會(huì)增加因?yàn)?ul 增加在熔化的期間。 在持續(xù)的多孔性模型下面的完全的收縮和沒有收縮在二成份金屬制的粉的 SLS 表現(xiàn)二種極端。 在部分的要發(fā)展的收縮模型之下,不同的收縮率在熔化的期間在液體的池， ug 中被瓦斯的體積分?jǐn)?shù)表現(xiàn)。
問題是使用轉(zhuǎn)換模型 [7] 的溫度被制定。
無尺寸的能源相等和對(duì)應(yīng)的起始和邊界相等是哪里無尺寸的熱能力、 C, 來源期限， S 和熱的導(dǎo)電率， K 和液體狀態(tài)的無尺寸速度, V', 在裁判員是可得的。 [5,6] 而且將不在這里被重復(fù)。
液體的無尺寸連續(xù)性相等是
哪里UL 是無尺寸的體積生產(chǎn)液體的率. 傲慢的收縮只發(fā)生, 給低熔點(diǎn)粉的堅(jiān)硬狀態(tài)和高的熔點(diǎn)粉的連續(xù)性相等是
和下列的關(guān)系在增加情緒商數(shù)的所有的區(qū)域中是有效的.
(7) 和(8) 一起看來. (9), 關(guān)于體積生產(chǎn)率的一個(gè)相等被獲得:
在持續(xù)的多孔性模型之下在裁判員討論. [6], 只有在情緒商數(shù)的右手邊上的第三個(gè)期限. (10) 在場(chǎng). 在部分的收縮模型之下, 多孔性,e, 不是持續(xù)和在情緒商數(shù)的右手邊上最初二個(gè)期限. (10) 是必需的. 自從收縮以后只在液體的池和被不泉華的區(qū)域之間的接口發(fā)生, 藉著收縮,Ws, 感應(yīng)的速度在液體的池里面的 z-方向中是一個(gè)常數(shù)而且相等瞄準(zhǔn)被不泉華的區(qū)域. 藉著在液體的池的收縮感應(yīng)的速度能藉由整合情緒商數(shù)被獲得. (8) 而且結(jié)果是
哪里 uH,i 是高熔點(diǎn)粉的開始體積分?jǐn)?shù), 和 e'= u'+ ug,' 在液體的池中是多孔性 (包括再凝固區(qū)域). 統(tǒng)治相等被有限體積方法 [8] 使離散而且以數(shù)字表示地解決. 不泉華粉，一個(gè)液體的池的粉狀床, 包括, 而且泉華了區(qū)域, 有不規(guī)則的形狀自從由于收縮粉狀床的上面表面后退. 一個(gè)區(qū)段-遠(yuǎn)的方法 [8] 被雇用處理被收縮產(chǎn)生的空的空間的不規(guī)則的幾何學(xué)的形狀和熱的導(dǎo)電率是零. 計(jì)算被實(shí)行 X 和 Y 中使用一個(gè)非統(tǒng)一的格子-方向和制服格子在 Z-方向中. 被用于數(shù)字的模擬的格子編號(hào)是 168 · 37 · 22.
3. 結(jié)果和討論
在液體中的瓦斯的不同體積分?jǐn)?shù)的效果而且再凝固區(qū)域，
ug,', 在 3 形狀上.結(jié)果和討論在液體中的瓦斯的不同體積分?jǐn)?shù)的效果而且再凝固區(qū)域， ug,', 在激光光線強(qiáng)度的形狀上而且掃描速度, 泉華深度與減退 ug 增加,'. 液體池的大小也正在與減退 ug 增加,', 因?yàn)楸容^低的 ug,' 在液體中造成比較高的熱導(dǎo)電率. 最大的泉華深度和 HAZ 的大小被獲得當(dāng) ug,' 和零,i.e 相等., 完全的收縮. 為了要獲得一樣的泉華深度，較大的激光使或者有力量降低掃描速度是對(duì)較大的 ug 的需要,'. 比較在數(shù)字的解決之間為完全的收縮和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果被作家 [6] 運(yùn)行了; 模擬的 HAZ 的跨區(qū)段大約產(chǎn)生 20% 比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的大因?yàn)?HAZ 在實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是多孔的. HAZ 的代表性區(qū)域藉由和 ug 一起使用部分的收縮模型預(yù)測(cè),'=0.2 以實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同意得很好.
4. 結(jié)論
給選擇性激光用不同的熔點(diǎn)燒結(jié)金屬粉末的混合物中含有兩種金屬粉的末局部收縮模型被發(fā)展和在液體中瓦斯的體積分?jǐn)?shù)的效果或者泉華區(qū)域， ug,l, 在形狀上和熱受到影響的地域 (HAZ) 的大小被調(diào)查了. 結(jié)果指出泉華深度和體積的 HAZ 與減退 ugl 重要地增加。
承認(rèn)
對(duì)于在授與數(shù)字 N00014-04-1-0303 下面的海軍研究 (ONR) 的辦公室的這一個(gè)工作的支持感激地被承認(rèn).
叁考
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