钛合金电子束快速成形熔池传热及流动数值模拟

作者：汤群庞盛永陈彬斌锁红波周建新
会议时间：2013-10-01
关键词：钛合金焊接 ; 电子束快速成形技术 ; 真空环境 ; 熔池传热 ; 流动性能 ; 数值模拟
作者单位：汤群,庞盛永,陈彬斌,周建新(华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室,武汉)锁红波(华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室,武汉;北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室,北京)
母体文献：第六届全国计算机在焊接中应用学术与技术交流会议论文集
会议名称：第六届全国计算机在焊接中应用学术与技术交流会议
会议地点：南昌
主办单位：中国机械工程学会
语种：chi
分类号：TB3;O63

摘要

建立了TC4钛合金电子束快速成形过程熔池传热及流动的三维瞬态数值计算模型.模型采用修正的热源模型来模拟高能电子束与沉积体之间的能量作用;综合考虑了热量传递、熔池流动以及自由界面变形等耦合影响;同时全面考虑了反冲压力、热毛细力以及熔滴的冲击力等因素对熔池流动的驱动作用;熔池自由界面采用Level Set方法进行追踪.研究结果表明,熔池前部存在剧烈流动,同时热毛细力是熔池流动的主要驱动力;熔滴的冲击力对熔池的传热以及流动具有周期性作用;高频率电子束椭圆扫描可使熔池的温度梯度以及流动强度减小,但熔池流动规律不变.模拟得到的熔池形貌以及尺寸大小与实验结果对比验证,模拟结果与实验结果吻合良好,证明了计算模型的准确性.