金属激光增材制造过程温度场模拟研究

为研究金属激光增材制造过程的温度场特征，实现温度场的准确预测和调控，研究和选取了激光增材过程模拟所涉及的几何模型、材料模型、热源模型、边界条件和二次开发算法，分析了激光扫描速度对单层单道次激光熔化工艺过程熔池温度场的影响规律，进一步得到了多层多道次增材过程熔池温度场分布特征，为准确预测增材制造过程激光熔池和温度场特征提供理论依据。结果表明：增材制造过程的激光熔池形貌特征呈现出非对称分布特征，且实时增材区域熔池形貌的非对称程度较已增材区域更为严重；层内或层间已凝固区域的温度场对实时激光熔池区域的温度分布特征造成影响；实时激光熔池温度场也会影响已凝固区域的温度场分布和温度梯度，造成已凝固部分材料因温度积累而发生再熔化和固体相变。