纯钨电子束选区熔化过程的温度场有限元模拟

作者:江静; 安宁; 杨广宇; 王建; 汤慧萍; 李梅娥
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针对金属材料的熔化过程,建立了瞬态温度场和熔池演变的有限元模拟方法。双椭球热源模型用于模拟移动电子束。给出了基于传热机理、考虑材料状态和温度变化的粉末热物性参数的估算方法,验证了有限元模拟法的解析解。在此基础上,模拟了电子束纯钨的选择性熔化过程。单道扫描模拟结果表明,随着电子束扫描速率的增加、电子束半径的增加、热源功率的降低,熔池最高温度降低,熔池长度、宽度和深度减小。两层多通道扫描的模拟结果表明,除第一层和第一通道外,熔池的温度场和形态与扫描中心线不对称,扫描侧的热影响区大,温度梯度小,熔池面积小。在一定的工艺参数下,模拟得到的熔池轮廓可以预测多通道之间的搭接和多层之间的熔合。