一种工艺参数对激光定向能量沉积Inconel718温度场影响的数值模拟方法技术

本发明专利技术属于激光定向能量沉积数值模拟技术领域，涉及一种工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法。本发明专利技术计算激光定向能量沉积过程中瞬态温度场分布时，需要完成定义材料属性；建立几何模型、网格划分；建立瞬态温度场控制方程；施加热源；施加初始条件及边界条件；瞬态温度场有限元方程组离散处理；潜热处理，迭代求解几部分工作。采用本发明专利技术的数值模拟方法研究Inconel 718材料激光定向能量沉积过程中的温度分布规律，分析工艺参数对温度场的影响，对建立和完善Inconel 718材料激光定向能量沉积的理论基础，指导工艺参数的制定，具有重要的科学研究意义和工程应用价值。意义和工程应用价值。意义和工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法


[0001]本专利技术属于激光定向能量沉积数值模拟
，具体涉及一种工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法。

技术介绍

[0002]Inconel 718镍基合金具有强度高、抗氧化、抗辐照、热加工性能好等优点，广泛应用于航空发动机的涡轮盘、涡轮转子叶片和其它紧固结构件。随着高端制造业的飞速发展，零件逐渐倾向于整体化、复杂化，对Inconel 718镍基合金零件制造工艺和产品质量提出了新的需求。然而，Inconel 718镍基合金零件传统铸锻工艺加工时间长，制造成本高且由于Inconel 718合金的硬度较高，会加速加工工具磨损导致制备部件的表面完整性差，难以生产结构复杂的零件，使得传统的Inconel 718镍基合金制造工艺已不能满足当代制造业的需求。激光定向能量沉积技术克服了传统制造过程的局限，可以高效率制备出组织均匀、性能优异的部件，在Inconel 718合金部件制作上具有广泛的应用前景，并为实现复杂结构制造和设计自由提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、定义材料属性；步骤2、建立几何模型、网格划分；步骤3、建立瞬态温度场控制方程；步骤4、施加热源；步骤5、施加初始条件及边界条件；步骤6、瞬态温度场有限元方程组离散处理，对步骤3的方程式在空间域和时间域进行离散处理；步骤7、潜热处理，迭代求解。2.如权利要求1所述的工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤1中与温度场数值模拟相关的参数有热传导率、密度、比热容，Inconel 718材料的热物性参数随着温度的变化如下表所示，表Inconel718材料的热物性参数。3.如权利要求1所述的工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2中使用UG软件进行激光定向能量沉积的几何建模，其中基板的尺寸为40mm
×
40mm
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3mm，待成形零件的尺寸为20mm
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20mm
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6mm。4.如权利要求1所述的工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2中几何模型采用Cartesian网格划分，总的网格单元和节点数量分别是103754和42440。5.如权利要求1所述的工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤3中，激光定向能量沉积过程中，Inconel718热传导温度分布满足方程：其中，Q为热输入量，T为温度场分布函数，t为时间，常数称为材料放热系数。6.如权利要求1所述的工艺参数对激光定向能量沉积Inconel 718温度场影响的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤4中采用双椭球体热源模型模拟激光的能量分布，前、后半
部分椭球的热流密度分布表达式如下：部分椭球的热流密度分布表达式如下：式中，q

【专利技术属性】
技术研发人员：李殿起，柴媛欣，苗立国，闫成鑫，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：