一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法。本发明专利技术的目的是要解决现有选区激光熔化成形镍基高温合金粗糙度预测与控制的难题，首先采用流体力学模拟不同工艺参数下单道熔池的几何形貌，然后预测不同单道熔池成型后的粗糙度，最后通过实验验证了温度场模型预测表面粗糙度的准确性，揭示了选区激光熔化成型工艺参数对表面粗糙度的影响机制，提高研究和生产的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法
本专利技术涉及一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法。
技术介绍
激光选区熔化是一种基于粉床沉积的增材制造技术，与传统制造相比具有明显的优势，如设计自由、近净成型制备、有效使用材料节约成本、快速制备缩短生产周期等。该方法通过材料的逐层累加完成制造，因此克服阻碍复杂零部件创造和设计的约束条件。目前，部分复杂难成型金属零部件通过激光选区熔化制备性能已达到锻件水平，在航空航天领域拥有巨大应用价值。镍基高温合金是目前高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，其在650-1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化性、抗腐蚀能力。激光选区熔化成型镍基高温合金相比于传统的铸锻焊工艺具有快速成型复杂结构零件的优势，因此激光选区熔化成型镍基高温合金是各国科研人员竞相研究的焦点。然而由于镍基高温合金热端零部件具有复杂的内部型腔和孔道，这些特殊的内部结构对后期精加工造成重要挑战。因此，研究控制成型表面粗糙度的方法变得越来越迫切，即可提高型腔表面完整性改善高温高压高载荷下服役热端部件的磨损特性和疲劳寿命，又能减小精整加工余量提高效率。选区熔化镍基高温合金零部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法，其特征在于，具体是按以下步骤进行的：(1)利用相关前处理软件，对计算域建模并划分六面体网格；(2)简化条件与模型初始化；(3)加载热原模型；(4)针对不可压缩的粘性流体，添加质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程；(5)激光熔池相互作用受力源项的添加包含热浮力、熔体汽化反冲压力和Marangoni力；(6)利用ANSYS Fluent 16.0软件对流场计算域内的代数方程组反复进行迭代计算，直至满足所设定的迭代精度为止，完成激光选区熔化单道熔池动态成形数值模拟；(7)利用NRD‑SLM‑300型激光选区熔化设备选区部分参数对模型进行验证。

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法，其特征在于，具体是按以下步骤进行的：(1)利用相关前处理软件，对计算域建模并划分六面体网格；(2)简化条件与模型初始化；(3)加载热原模型；(4)针对不可压缩的粘性流体，添加质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程；(5)激光熔池相互作用受力源项的添加包含热浮力、熔体汽化反冲压力和Marangoni力；(6)利用ANSYSFluent16.0软件对流场计算域内的代数方程组反复进行迭代计算，直至满足所设定的迭代精度为止，完成激光选区熔化单道熔池动态成形数值模拟；(7)利用NRD-SLM-300型激光选区熔化设备选区部分参数对模型进行验证。2.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法，其特征在于：步骤(1)中，所述计算域划分为两个区，一个区域初始化为GH4168材料，另一个区域为GH4169材料上方的保护气体，网格的划分依据这两个区域的特性，网格单元的尺寸为0.008mm×0.008mm×0.008mm，加密域的网格总数量为129350个。3.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法，其特征在于：步骤(2)中，所述简化条件与模型初始化:(a)当激光将粉末材料熔化后，与致密金属有相同性质，假设激光直接作用于致密的金属材料；(b)假设熔池的流动形式为层流、不可压缩的粘性流体；(c)忽略激光光压影响；(d)由于气泡无充足长大时间，设置熔体气化形成的气体为不可压缩理想气体；(e)不考虑基体上方的粉末层熔化。4.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化过程中表面粗糙度控制方法，其特征在于：步骤(3)中，所述加载热原模型为旋转高斯曲面热源模型，熔池中各点所受到热量如下式所表示：Q＝Plaser*η式中q为熔池不同位点的热量输入，Q为激光的有效功率，R为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，姚龙辉，马威，王红英，苏彦庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23