一种电弧增材制造热源模型的建模方法技术

一种电弧增材制造热源模型的建模方法，具体涉及填丝与基板的实际功率分配。确定组合热源的功率分配的方法包括：提取实际热循环曲线与熔池尺寸；建立三维有限元网格模型；建立组合热源模型与分配功率；微调功率分配直至模拟与实际热循环曲线拟合。由于得到的热源功率分配接近实际功率分配，基本只需要再对功率分配进行很小的微调就能得到精确的模拟结果。本发明专利技术可获取的不同工艺下的高精度电弧增材制造组合热源模型，对研究金属材料电弧增材制造数值模拟和工程实际应用提供技术支持。值模拟和工程实际应用提供技术支持。值模拟和工程实际应用提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种电弧增材制造热源模型的建模方法


[0001]本专利技术属于电弧增材制造数值模拟热源模型
，具体涉及一种电弧增材制造热源模型的建模方法。

技术介绍

[0002]目前，电弧增材制造数值模拟常采用双椭球热源模型，该模型与焊接电弧的热源功率密度分布相符，但未考虑焊丝与基板的实际功率分配，同时焊接与增材制造所造成的熔池形貌差异较大，常常导致采用双椭球热源模型的增材制造数值模拟熔池尺寸小于实际熔池尺寸，不符合真实的熔覆过程。
[0003]现有专利技术中，如CN107066700B提出的一种电弧增材制造有限元建模方法，通过有限元建模方法以期准确预测增材区域生死单元的宽度和深度，其中仍使用了传统的单一双椭球热源模型，存在如上记载的熔覆过程存在误差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对电弧增材制造数值模拟中存在的模拟熔池与实际熔池尺寸差异较大的问题，提供一种电弧增材制造热源模型的建模方法，考虑到热源实际功率分配与熔池形貌，保证了数值模拟的准确性与可靠性，同时该组合热源实现形式简易，参数调节方便，拥有很好的可控性。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧增材制造热源模型的建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：提取实际热循环曲线与熔池尺寸；步骤2：建立三维有限元网格模型；步骤3：建立组合热源模型与分配功率，该组合热源模型包括由双椭球热源与瞬间热源；步骤4：微调功率分配直至模拟与实际热循环曲线拟合，即完成参数的调整，得到的最终的模拟熔池建模。2.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造热源模型的建模方法，其特征在于：所述步骤1中，所述实际热循环曲线为熔池与基板固定点采用测温仪器测得，并记录热循环曲线峰值。3.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造热源模型的建模方法，其特征在于：所述步骤1中，所述熔池尺寸取至熔池横截面图形，该图形以基板上顶面为分割面划分为焊丝与基板两个子图形，熔池尺寸包括熔宽W、熔深D、余高H以及两个子图形的面积。4.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造热源模型的建模方法，其特征在于：所述步骤2中，所述的三维有限元网格模型参考实际熔池尺寸参数建模，进行六面体网格划分，依据热源移动方向规划网格扫描路径和网格编号，利用生死单元法在分析步内以一定规律加载网格。5.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造热源模型的建模方法，其特征在于：所述步骤3中，组合热源由双椭球热源与瞬间热源组成，热流密度分布函数为：式中，f1，f2为热源前后热量分布系数，满足f1+f2＝2；Q
j
为基板实际获得热量；a，b，c为热源模型几何参数；Q
h
为焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷卫宁，吴超，李小平，从孟启，张扬，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：