FLUENT在等離子熔積成型過程中的應用.pdf

1、等離子熔積成型過程屬于高能束快速成型的一種，具有加工材料廣泛、成型速度快、設備簡單、能制備大工件等優(yōu)點，受到行業(yè)的廣泛關注。加工過程中熔池內(nèi)流動狀態(tài)直接影響熔積層的性能，使用數(shù)值模擬技術分析熔池內(nèi)的溫度場、流場等具有重要的意義。基于有限差分法的商業(yè)軟件FLUENT是專門的流體模擬軟件，因此使用該軟件分析加工過程中的熔池內(nèi)流動規(guī)律。
　　 本文基于計算流體力學和工程傳熱學的基本原理，根據(jù)等離子熔積加工的特點，在FLUENT軟件中實

2、現(xiàn)了對等離子熔積成型過程的數(shù)值模擬，探討了相關工藝參數(shù)對加工過程的影響。研究的重點是建立合理的三維數(shù)學物理模型，將熱源模型和質(zhì)量源模型在FLUENT中使用自定義函數(shù)實現(xiàn)。模擬一定工藝參數(shù)條件下的熔積加工過程，得到熔積層形貌以及溫度場，反映熔池內(nèi)流動狀態(tài)。
　　 以鎳基合金材料的熔積加工為例，對熔積一層時的模擬結(jié)果進行了分析，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果以及前人的經(jīng)驗吻合。在熔積形貌方面，模擬最終得到的熔積層在頭部和側(cè)面與底板以弧形均勻的連

3、接在一起，這與實驗得到的熔積層極為接近。溫度場中，溫度場輪廓由開始的圓形慢慢發(fā)展為橢圓形，熔池形態(tài)的變化與溫度場的變化基本一致。熔池內(nèi)流動狀態(tài)也與以往模擬得到的熔池內(nèi)流動狀態(tài)相同。在第一層的基礎上使用了同向和反向兩種不同的方案進行了兩層熔積加工，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種情況下熔積形貌并無太大差別。本實驗室將等離子熔積成型系統(tǒng)與擺動焊接的原理相結(jié)合，進行了擺動熔積過程的研究，擺動過程為勻速來回運動。使用與線性熔積類似的邊界條件和物性參數(shù)進行了擺動熔積