Investigación de las trayectorias de salpicaduras en una cámara de construcción SLM bajo flujo de gas argón
Autores: Alquaity, Awad B. S.; Yilbas, Bekir S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Partículas de salpicadura
Flujo de gas inerte
Región de la placa de construcción
Modelado numérico
Modelo de fase discreta
Diámetros de boquilla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Las partículas de salpicaduras expulsadas del charco de fusión durante los procesos de fusión selectiva por láser pueden volver a depositarse en la región de la placa de construcción e impactar la calidad final de la pieza. Aunque se utiliza un flujo de gas inerte para purgar las partículas salpicadas de la región de la placa de construcción, algunas de las partículas de salpicaduras se vuelven a depositar en la región de la placa, lo que lleva a un aumento de la porosidad y la rugosidad de la superficie. En este sentido, el presente estudio se centra en la modelización numérica de las interacciones entre el flujo de gas inerte y las partículas de salpicaduras utilizando el modelo de fase discreta. Se utiliza una cámara de construcción Renishaw AM250 como geometría base y se evalúa el campo de flujo dentro de la cámara de construcción para varios caudales de gas inerte y diámetros de boquilla de 6 mm y 12 mm. Por primera vez, se rastrean las trayectorias de las salpicaduras a diámetros de salpicaduras y ángulos de eyección específicos para determinar la influencia de las fuerzas de arrastre y gravitacionales en la evolución de las trayectorias de salpicaduras. Los hallazgos revelan que las partículas de salpicaduras entre 120 y 180 m de diámetro viajan más allá de la placa de construcción solo en ángulos de eyección de gas y caudales de gas específicos (>=750 L/min). Reducir el diámetro de la boquilla a 6 mm aumenta la velocidad del flujo de gas inerte en la región de construcción y mejora el rango de las partículas de salpicaduras. Se proponen nuevas correlaciones para relacionar el rango de partículas y los caudales de gas inerte, que pueden utilizarse para identificar los diámetros de salpicaduras, los ángulos de eyección y los caudales de gas inerte necesarios para transportar las partículas más allá de la región sensible de la placa de construcción.
Descripción
Las partículas de salpicaduras expulsadas del charco de fusión durante los procesos de fusión selectiva por láser pueden volver a depositarse en la región de la placa de construcción e impactar la calidad final de la pieza. Aunque se utiliza un flujo de gas inerte para purgar las partículas salpicadas de la región de la placa de construcción, algunas de las partículas de salpicaduras se vuelven a depositar en la región de la placa, lo que lleva a un aumento de la porosidad y la rugosidad de la superficie. En este sentido, el presente estudio se centra en la modelización numérica de las interacciones entre el flujo de gas inerte y las partículas de salpicaduras utilizando el modelo de fase discreta. Se utiliza una cámara de construcción Renishaw AM250 como geometría base y se evalúa el campo de flujo dentro de la cámara de construcción para varios caudales de gas inerte y diámetros de boquilla de 6 mm y 12 mm. Por primera vez, se rastrean las trayectorias de las salpicaduras a diámetros de salpicaduras y ángulos de eyección específicos para determinar la influencia de las fuerzas de arrastre y gravitacionales en la evolución de las trayectorias de salpicaduras. Los hallazgos revelan que las partículas de salpicaduras entre 120 y 180 m de diámetro viajan más allá de la placa de construcción solo en ángulos de eyección de gas y caudales de gas específicos (>=750 L/min). Reducir el diámetro de la boquilla a 6 mm aumenta la velocidad del flujo de gas inerte en la región de construcción y mejora el rango de las partículas de salpicaduras. Se proponen nuevas correlaciones para relacionar el rango de partículas y los caudales de gas inerte, que pueden utilizarse para identificar los diámetros de salpicaduras, los ángulos de eyección y los caudales de gas inerte necesarios para transportar las partículas más allá de la región sensible de la placa de construcción.