Аналитическое доказательство законов подобия для технологии аддитивного лазерного выращивания

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показано, что задачу описания технологии аддитивного лазерного выращивания можно рассматривать в рамках автомодельного уравнения теплопроводности. Показано, что при некоторых ограничениях глубина проплава подложки хорошо описывается автомодельным решением. На основе полученного автомодельного решения получены двухпараметрическая зависимость глубины проплава от числа Пекле (отношения скорости сканирования к скорости изменения температуры в материале) и безразмерной энтальпии (отношение удельной энергии, поглощенной материалом, и энергии, необходимой для плавления). Показано, что полученная аналитическая зависимость хорошо описывает экспериментальные данные.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М. Фомин

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: fomin@itam.nsc.ru

Академик РАН

Россия, Новосибирск

А. А. Голышев

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук

Email: alexgol@itam.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. Е. Медведев

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук

Email: medvedev@itam.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. Г. Маликов

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук

Email: smalik707@yandex.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Mukherjee T., DebRoy T. Control of asymmetric track geometry in printed parts of stainless steels, nickel, titanium and aluminum alloys // Computational Materials Science. 2020. V. 182. 109791. https://doi.org/10.1016/J.COMMATSCI.2020.109791
  2. Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Ефимов М.О., Шлярова Ю.А. Структура и свойства высокоэнтропийного сплава ALCRFECONI после электронно-ионно-плазменной обработки // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. T. 511. № 1. С. 5–9. https://doi.org/10.31857/S2686740023040041
  3. Weaver J.S., Heigel J.C., Lane B.M. Laser spot size and scaling laws for laser beam additive manufacturing // J. Manufacturing Processes. 2022. V. 73. № August 2021. P. 26–39. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.10.053
  4. Rubenchik A.M., King W.E., Wu S.S. Scaling laws for the additive manufacturing // J. Materials Processing Technology. 2018. V. 257. P. 234–243. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.02.034
  5. Golyshev A.A., Malikov A.G. Scaling laws for the additive manufacturing of the AISI 316 L deposited by laser surface cladding and direct metal deposition methods // Optik. 2023. V. 295. August. № 171506. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2023.171506
  6. Голышев А.А., Сибирякова Н.А. Законы подобия при прямом лазерном вырашивании металлокерамических треков // Прикладная механика и техническая физика. 2023. V. 64. № 5. P. 102–107. https://doi.org/10.15372/PMTF202315287
  7. Eagar T.W., Tsai N.S. Temperature Fields Produced By Traveling Distributed Heat Sources // Welding Journal (Miami, Fla). 1983. V. 62. № 12. P. 346–355.
  8. Волосевич П.П., Леванов Е.И. Автомодельные решения задач газовой динамики и теплопереноса. М.: Изд-во МФТИ, 1997. 240 с.
  9. Mukherjee T., Manvatkar V., De A., DebRoy T. Dimensionless numbers in additive manufacturing // Journal of Applied Physics. 2017. V. 121. № 064904. https://doi.org/10.1063/1.4976006

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема (а) и фотографии поперечных сечений единичных треков при лазерной наплавке порошковой смеси ВТ-6 + 10% масс. SiC: режим теплопроводности ( , ) (б); режим “кинжального” проплавления ( , ) (в).

Скачать (164KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Безразмерная полуширина проплава w/2D в зависимости от безразмерной энтальпии B. Сравнение экспериментальных результатов (кружки) с расчетами (линия) по формуле (10) при n = 0.35, k = 1.

Скачать (84KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Безразмерная полуширина проплава w/2D в зависимости от числа Пекле Pe. Сравнение экспериментальных результатов (кружки) с расчетами (линия) по формуле (10) при n = 0.35, k = 1.

Скачать (94KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Безразмерная глубина проплава h/D в зависимости от числа Пекле Pe. Сравнение экспериментальных результатов (кружки) с расчетами (линия) по формуле (10) при n = 0.35, k = 1. Выделены области: I – зона “кинжального” проплавления, II – зона теплопроводности.

Скачать (99KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024