激光粉末床熔融WC-12Co硬质合金温度场模拟

TG135.5; 结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度)对温度场分布及熔池特征的影响.结果表明:WC-12Co硬质合金在LPBF过程成形时,利用有限元能够有效模拟其成形过程.位于热源前部的等温线比尾部更为密集,温度梯度更大;而扫描路径终端边缘处熔池中心的温度最高.随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池宽度、深度和长度均相应增大.通过相关实验分析不同工艺参数对晶粒尺寸的影响,发现晶粒...

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Published in材料工程 Vol. 52; no. 2; pp. 50 - 59
Main Authors 牛玉玲, 李晓峰, 赵宇霞, 张利, 刘斌, 白培康
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中北大学 材料科学与工程学院,太原 030051%中北大学 机械工程学院,太原 030051 01.02.2024
Subjects
温度场
激光粉末床熔融
finite element
有限元
熔池尺寸
WC-12Co
molten pool size
laser powder bed fusion
temperature field
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000947

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Summary:TG135.5; 结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度)对温度场分布及熔池特征的影响.结果表明:WC-12Co硬质合金在LPBF过程成形时,利用有限元能够有效模拟其成形过程.位于热源前部的等温线比尾部更为密集,温度梯度更大;而扫描路径终端边缘处熔池中心的温度最高.随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池宽度、深度和长度均相应增大.通过相关实验分析不同工艺参数对晶粒尺寸的影响,发现晶粒尺寸随扫描速度的增加而减小,随激光功率的增加而增大;但过高的激光功率会引起一定的热裂纹现象发生.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000947