شبيه سازي اثر پارامترهاي فرايند ذوب گزينشي با ليزر بر رفتار حرارتي و شكل حوضچه مذاب فولاد زنگ نزن 316 كم كربن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

امروزه روش¬هاي مبتني بر ساخت افزودني به‌دليل توليد قطعات با هندسه از اهميت بالايي در صنعت برخوردار هستند. با اين وجود انتخاب پارامترهاي بهينه فرايند جزو چالش¬هاي اساسي اين روش به¬شمار مي¬رود. تعيين پارامتر بهينه با آزمايش و خطا به¬دليل اتلاف زياد ماده و انرژي راه حل مناسبي نبوده و امروزه از شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري براي انتخاب پارامترهاي بهينه فرايند استفاده مي¬شود. در اين پژوهش به شبيه‌سازي اثر پارامترهاي فرايند ذوب گزينشي با ليزر همچون سرعت روبش و توان ليزر بر رفتار حرارتي و شكل حوضچه مذاب و فولاد زنگ نزن 316 كم كربن پرداخته شد. شبيه‌سازي با استفاده از نرم‌افزار كامسول و با فرض دانسيته بستر پودر نصف دانسيته آلياژ و وابسته به دما و ضريب جذب ليزر 7/0 انجام شد. ابتدا مدلي بر اساس منابع موجود به‌صورت آناليز حرارتي سه بعدي در نظر گرفته شد و تاثير همرفت بر انتقال حرارت به آن اضافه شد. سپس مدل استفاده شده براي آناليز حرارتي سه بعدي در طول يك تك مسير براي فولاد 316 به كار گرفته شد. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان داد كه ميانگين دماي بستر پودر به تدريج در طول فرايند SLM، به‌دليل اثر انباشت گرما افزايش يافته است. براي يك فرايند موفق SLM، حداكثر دماي حوضچه مذاب 2900 درجه كلوين، طول حوضچه مذاب 282 ميكرومتر، عرض حوضچه مذاب 154 و عمق حوضچه مذاب 70 ميكرومتر در تركيبي از توان ليزر 100 وات، سرعت روبش ليزري 250 ميلي‌متر بر ثانيه و نرخ خنك‌كنندگي حدود يك ميليون درجه كلوين بر ثانيه به¬دست آمد. نتايج نشان داد كه تاثير توان ليزر بر ابعاد و بيشينه دمايي حوضچه مذاب بيشتر از تاثير سرعت حركت ليزر است. در يك دانسيته انرژي خطي ثابت، با تغيير توان و سرعت، حوضچه‌هاي مذاب يكساني تشكيل نمي‌شود و تاثير توان در تغيير اين ابعاد بيشتر از تاثير سرعت حركت ليزر است. نتايج شبيه¬سازي با نتايج آزمايشگاهي ساير محققين مقايسه شد و ابعاد حوضچه مذاب اختلافي كمتر از 10 درصد را از خود نشان داد. همچنين اختلاف اين نتايج با نتايج حاصل از روابط به‌دست آمده توسط آموزش‌ماشيني كمتر از 4 درصد بود.

224519

ريخته گري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان