Simulación numérica de la fusión selectiva por láser del acero inoxidable 304 L
Autores: Wu, Jie; Ma, Ju; Niu, Xiaofeng; Shen, Mengqing; Wei, Tingting; Li, Wenqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Hidrodinámica de partículas
Fusión selectiva por láser
Acero inoxidable austenítico
Modelos de fuerza impulsora
Simulación numérica
Parámetros del láser
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo utilizó el método de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH) para construir un modelo matemático tridimensional del proceso de fusión selectiva por láser (SLM) del acero inoxidable austenítico 304 L. Se desarrollaron modelos importantes de fuerzas impulsoras para el charco de fusión en el proceso SLM, incluyendo un modelo de tensión superficial, un modelo de efecto de humectación modificado por la normal de la frontera, un modelo de fuerza de cizallamiento de Marangoni y un modelo de presión de retroceso. Mientras tanto, el método de frontera de partículas virtuales evitó que las partículas volaran sobre la frontera sólida. Se añadieron viscosidad artificial, estrés artificial y calor artificial para corregir la ecuación SPH, lo que proporcionó una garantía para la precisión y velocidad de la simulación numérica del proceso SLM. Finalmente, se exploraron el campo de temperatura y el campo de velocidad en el proceso SLM de acuerdo con el modelo matemático construido. Se analizó el mecanismo de evolución en el proceso de fusión y se analizó principalmente la influencia de diferentes potencias láser en la forma del charco fundido, lo que proporcionó una referencia para optimizar los parámetros láser y reducir la rugosidad superficial de la pieza formada.
Descripción
Este artículo utilizó el método de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH) para construir un modelo matemático tridimensional del proceso de fusión selectiva por láser (SLM) del acero inoxidable austenítico 304 L. Se desarrollaron modelos importantes de fuerzas impulsoras para el charco de fusión en el proceso SLM, incluyendo un modelo de tensión superficial, un modelo de efecto de humectación modificado por la normal de la frontera, un modelo de fuerza de cizallamiento de Marangoni y un modelo de presión de retroceso. Mientras tanto, el método de frontera de partículas virtuales evitó que las partículas volaran sobre la frontera sólida. Se añadieron viscosidad artificial, estrés artificial y calor artificial para corregir la ecuación SPH, lo que proporcionó una garantía para la precisión y velocidad de la simulación numérica del proceso SLM. Finalmente, se exploraron el campo de temperatura y el campo de velocidad en el proceso SLM de acuerdo con el modelo matemático construido. Se analizó el mecanismo de evolución en el proceso de fusión y se analizó principalmente la influencia de diferentes potencias láser en la forma del charco fundido, lo que proporcionó una referencia para optimizar los parámetros láser y reducir la rugosidad superficial de la pieza formada.