超声波辅助增材制造温度场数值分析  

Numerical analysis of temperature field in ultrasonic assisted additive manufacturing

作　　者：张伟博[1,2] 刘伟 李谦[3] 荀巍 李素丽 张振超 ZHANG Weibo;LIU Wei;LI Qian

机构地区：[1]陕西国防工业职业技术学院智能制造学院,陕西西安710300 [2]航天高端制造陕西省高校工程研究中心,陕西西安710300 [3]西安沣东生产力促进中心有限公司,陕西西安710000 [4]西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054

出　　处：《焊接技术》2023年第12期1-5,共5页Welding Technology

基　　金：陕西职业教育乡村振兴研究院2022年度研究课题(22YB020);陕西国防工业职业技术学院2023年度科研计划项目(Gfy23-10);陕西省教育科学“十四五”规划2022年度课题(SGH22Y1301);陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目(2022KXJ-071);2022年度秦创原成果转化孵化能力提升项目(2022JH-ZHFHTS-0012);陕西省重点研发计划-“两链”融合重点专项-秦创原总窗口产业集群项目(2023QCY-LL-02);西咸新区科技计划(2022-YXYJ-003,2022-XXCY-010)。

摘　　要：文中基于增材制造激光数值模拟理论、送丝和超声模拟理论,对熔池内超声波辅助作用相关的空化效应、声流强化作用和声流热效应进行分析,采用高斯热源模拟现实中的激光对增材制造的材料进行加热熔化,通过对熔体的单独建模,并辅以超声振动和高斯热源加热,观察超声振动对熔池内流速场变化产生的影响。深入研究超声辅助打印时的温度场、温度梯度差异及熔池内的流速场分布,选择出最佳的超声辅助增材制造工艺参数并进行试验验证。结果表明:超声振动有利于熔池内流体流动,还会使熔池内的温度分布更加均匀,温度梯度更小。最后对仿真结果中层间温度最低点、中间截面和中心轴线上温度分布和温度梯度分布进行分析,并选定最佳激光功率和超声振幅进行了试验验证,验证了模型的正确性,为相关的研究提供了新思路。

关 键 词：超声波 增材制造 钛合金 温度场分析 晶粒细化 

分 类 号：TG441[金属学及工艺—焊接]