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英文翻譯2 有選擇性激光焊接二組分金屬粉末層數(shù)的局部收縮模型 陳鐵兵（音），張于文（音） 美國密蘇里哥倫比亞,哥倫比亞大學機械和航天工程學院,MO 65211 摘要 開發(fā)選擇性激光用不同的熔點燒結(jié)金屬粉末的混合物中含有兩種金屬粉的末局部收縮模型. 感應(yīng)激光的熔化根據(jù)部分收縮，被毛細管和金屬粉末層數(shù)的引力的液體的金屬制的流程和金屬粉末層數(shù)的再聚合被塑造使用溫度變換的模型。調(diào)查氣體的容量分數(shù)的作用在被焊接的區(qū)域在焊接過程。 _ 2005 Elsevier 公司. 版權(quán)所有. 1. 介紹 有選擇性的激光焊接(SLS) 金屬粉末是被分層堆積創(chuàng)造固體的制造方法, 三維對象由熔化搽粉的材料與被指揮激光束[ 1 ] 。熔化和再聚合是機制結(jié)合金屬粉末微粒形成層數(shù)部份和一起結(jié)合不同的層數(shù)形成功能部份。熔化和固體化根本性廣泛地被調(diào)查了和被選派的回顧是可利用的在文獻 [ 2,3 ] 。重大的密度變動被收縮導(dǎo)致伴隨熔化在二組分金屬粉末的SLS 因為高的熔點粉末單獨無法承受粉末層數(shù)的結(jié)構(gòu)。另外, 需要考慮 熔融金屬的液體流程在液體水池由于毛細管和引力。 柏及鉛垂頒發(fā)一維熱模型,熔融的雙組分粉末床, 其中液體流驅(qū)動毛細管引力和力量.張 以及其他人. [5] 被發(fā)展的三空間的二成份金屬制的粉床和被毛細管和金屬粉末層數(shù)的引力對流 SLS 的熱模型被考慮. 一般假定所有的瓦斯最初在粉狀床中被逐出在熔化的之上低熔點金屬粉和熱影響了地域 (HAZ) 完全被提高的密度. 在裁判員用的粉狀床的厚度. [5] 非常大, 哪一個用完全的收縮接近了第一層的泉華程序. 熔化的和有著被感人高斯激光光線加熱的有限厚度的 3 D 金屬制的粉狀層的再團結(jié)以數(shù)字表示地被陳和 張所調(diào)查 [6]. 自從液體池的壽命以后在 SLS 中非常短, 粉狀床可能沒有充份的時間達成完全的收縮. 在程序可能在完全的收縮和沒有收縮之間的 SLS 中的收縮比率. 二成份金屬制的粉一個 SLS 的部分收縮模型將會被發(fā)展和部分收縮對 SLS 程序的效果將會被調(diào)查. 2. 部分的收縮模型 考慮物理模型的問題在圖 1 被顯示。 高斯激光光線以一持續(xù)的速度掃描二成份金屬粉狀層的表面,UB。一個坐標系統(tǒng),其原產(chǎn)地是固定在中心的激光束和就業(yè)的問題,看來 要穩(wěn)定狀態(tài),在移動坐標系. 初始溫度的粉層,鈦,低于熔點的低熔點粉末, Tm下面。 當做激光光線與粉互動，粉的溫度直到 Tm 為止被帶來然后熔化的發(fā)生。一個液體的池在激光光線之下被形成，而且融化浸潤被毛細管和重力的軍隊驅(qū)使的被不泉華的粉。 寬松的粉狀床包含高熔點粉 (H) ，低的熔點粉 (s) 和瓦斯 (g,s; 在寬松的粉中瓦斯); 所有成份的體積分數(shù)加總為個體,也就是, uH + us + ug,s = 1. 在熔化的之上, 液體的池包含高熔點粉 (H), 液體(l) 低熔點成份 , 和瓦斯 ( g,l; 在液體的區(qū)域中的瓦斯) 和他們的體積分數(shù)使uH + ul + ug,l = 1; 這一關(guān)系在被再凝固的區(qū)域中也是可適用如果 ul 也表現(xiàn)體積分數(shù)那再凝固低的熔點成份。 多孔性,e, 定義當體積能被瓦斯或液體占領(lǐng),和 ug 相等的空虛的分數(shù),s 在寬松的粉中和它在變成 ul+ ug,l 之后熔化的。 如果被逐出的瓦斯的體積從粉狀床和液體的體積相等產(chǎn)生在熔化的期間, 粉狀床的多孔性在和之前在熔化的之后將會是相同的,也就是, e = ug,s = us + ug, 哪一個被稱為持續(xù)的多孔性模型 [4,5]. 如果高度的體積分數(shù)和低的熔點在泉華之前搽粉于使我們 滿足 us/(uH + us) = ug,s, 粉 狀床能完全在持續(xù)的多孔性模型 [5,6] 之下被提高的密度 (ug,l = 0).另一方面，如果沒有收縮，一會期待那一ug,‘ = ug,s 和多孔性,e, 將會增加因為 ul 增加在熔化的期間。 在持續(xù)的多孔性模型下面的完全的收縮和沒有收縮在二成份金屬制的粉的 SLS 表現(xiàn)二種極端。 在部分的要發(fā)展的收縮模型之下,不同的收縮率在熔化的期間在液體的池， ug 中被瓦斯的體積分數(shù)表現(xiàn)。 問題是使用轉(zhuǎn)換模型 [7] 的溫度被制定。 無尺寸的能源相等和對應(yīng)的起始和邊界相等是哪里無尺寸的熱能力、 C, 來源期限， S 和熱的導(dǎo)電率， K 和液體狀態(tài)的無尺寸速度, V', 在裁判員是可得的。 [5,6] 而且將不在這里被重復(fù)。 液體的無尺寸連續(xù)性相等是 哪里UL 是無尺寸的體積生產(chǎn)液體的率. 傲慢的收縮只發(fā)生, 給低熔點粉的堅硬狀態(tài)和高的熔點粉的連續(xù)性相等是 和下列的關(guān)系在增加情緒商數(shù)的所有的區(qū)域中是有效的. (7) 和(8) 一起看來. (9), 關(guān)于體積生產(chǎn)率的一個相等被獲得: 在持續(xù)的多孔性模型之下在裁判員討論. [6], 只有在情緒商數(shù)的右手邊上的第三個期限. (10) 在場. 在部分的收縮模型之下, 多孔性,e, 不是持續(xù)和在情緒商數(shù)的右手邊上最初二個期限. (10) 是必需的. 自從收縮以后只在液體的池和被不泉華的區(qū)域之間的接口發(fā)生, 藉著收縮,Ws, 感應(yīng)的速度在液體的池里面的 z-方向中是一個常數(shù)而且相等瞄準被不泉華的區(qū)域. 藉著在液體的池的收縮感應(yīng)的速度能藉由整合情緒商數(shù)被獲得. (8) 而且結(jié)果是 哪里 uH,i 是高熔點粉的開始體積分數(shù), 和 e'= u'+ ug,' 在液體的池中是多孔性 (包括再凝固區(qū)域). 統(tǒng)治相等被有限體積方法 [8] 使離散而且以數(shù)字表示地解決. 不泉華粉，一個液體的池的粉狀床, 包括, 而且泉華了區(qū)域, 有不規(guī)則的形狀自從由于收縮粉狀床的上面表面后退. 一個區(qū)段-遠的方法 [8] 被雇用處理被收縮產(chǎn)生的空的空間的不規(guī)則的幾何學的形狀和熱的導(dǎo)電率是零. 計算被實行 X 和 Y 中使用一個非統(tǒng)一的格子-方向和制服格子在 Z-方向中. 被用于數(shù)字的模擬的格子編號是 168 · 37 · 22. 3. 結(jié)果和討論 在液體中的瓦斯的不同體積分數(shù)的效果而且再凝固區(qū)域， ug,', 在 3 形狀上.結(jié)果和討論在液體中的瓦斯的不同體積分數(shù)的效果而且再凝固區(qū)域， ug,', 在激光光線強度的形狀上而且掃描速度, 泉華深度與減退 ug 增加,'. 液體池的大小也正在與減退 ug 增加,', 因為比較低的 ug,' 在液體中造成比較高的熱導(dǎo)電率. 最大的泉華深度和 HAZ 的大小被獲得當 ug,' 和零,i.e 相等., 完全的收縮. 為了要獲得一樣的泉華深度，較大的激光使或者有力量降低掃描速度是對較大的 ug 的需要,'. 比較在數(shù)字的解決之間為完全的收縮和實驗的結(jié)果被作家 [6] 運行了; 模擬的 HAZ 的跨區(qū)段大約產(chǎn)生 20% 比實驗結(jié)果的大因為 HAZ 在實驗的結(jié)果是多孔的. HAZ 的代表性區(qū)域藉由和 ug 一起使用部分的收縮模型預(yù)測,'=0.2 以實驗的結(jié)果同意得很好. 4. 結(jié)論 給選擇性激光用不同的熔點燒結(jié)金屬粉末的混合物中含有兩種金屬粉的末局部收縮模型被發(fā)展和在液體中瓦斯的體積分數(shù)的效果或者泉華區(qū)域， ug,l, 在形狀上和熱受到影響的地域 (HAZ) 的大小被調(diào)查了. 結(jié)果指出泉華深度和體積的 HAZ 與減退 ugl 重要地增加。 承認 對于在授與數(shù)字 N00014-04-1-0303 下面的海軍研究 (ONR) 的辦公室的這一個工作的支持感激地被承認. 叁考 [1] J. Conley,H. 馬克斯、迅速的設(shè)計原型和堅硬的形式自由的捏造, J. Manufact. Sci. Eng. 119 (1997) 811–816. [2] R. Viskanta, 狀態(tài)變化加熱移動, 在: G.A. 小路 (Edmund.), 太陽的 熱儲藏: 潛熱材料、 CRC 雜志報紙、 Boca Raton,FL, 1983. [3] L.C. Yao,J. Prusa, 熔化的和凝固,Adv. 熱移動 25 (1989) 1–96. [4] J. Pak,O.A. 探測, 熔化的在一張二成份的被包裝的床,J 中. 熱 轉(zhuǎn)移 119(1997)553-559. [5] Y. Zhang, 一. Faghri,C.W. Buckley,T.L. Bergman, 三度空間的 二成份金屬制的粉泉華與固定之物體而且移動 激光微笑, J. 加熱移動 122(2000)150-158. [6] T. 陳,Y. Zhang,選擇激光的三度空間模型 二成份金屬的泉華搽粉于層,J. Manufact. Sci. Eng. 128 (2006), 在雜志報紙. [7] Y. Cao, 一. Faghri,一項狀態(tài)變化問題的數(shù)字分析 包括天然的對流,J. 加熱移動 112(1990)812-816. [8] S.V. Patankar, 數(shù)字的熱移動和液體流程,McGraw- 希爾, 紐約, 1980.