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创想三维:英国研究人员在激光粉末床融合中研究粒子动力学

更新时间  2021-09-06 00:09 阅读
本文摘要:在激光粉末床融合中的流体和粒子动力学中,研究人员通过检查激光床和粉床相互作用,创立了单线和岛扫瞄期间除去粉末区域的图像。研究让科学家们对PBF过程有了更进一步的理解,很显著它比以前认识到的极具动态性,并且还包括功率和附聚物之间的大量运动(由激光诱导的金属蒸汽和熔池上方的等离子体驱动)。在粉末床内和上方。 以前,图像是通过雷尼绍AM2503D打印机记录的,但激光和粉末颗粒无法辨别。然而,其他图像序列用作找到粉末区域短路,然后是缺失。

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在激光粉末床融合中的流体和粒子动力学中,研究人员通过检查激光床和粉床相互作用,创立了单线和岛扫瞄期间除去粉末区域的图像。研究让科学家们对PBF过程有了更进一步的理解,很显著它比以前认识到的极具动态性,并且还包括功率和附聚物之间的大量运动(由激光诱导的金属蒸汽和熔池上方的等离子体驱动)。在粉末床内和上方。

以前,图像是通过雷尼绍AM2503D打印机记录的,但激光和粉末颗粒无法辨别。然而,其他图像序列用作找到粉末区域短路,然后是缺失。开放式架构PBF系统的示意图,其中还包括对高速光学和纹影光学的改动。

科学家们用于开放式结构PBF系统展开现场测量,获取几乎密集组件的自动建构。电脑获取了建构板在层之间的横向移动、硅绳粉末涂布机的运动、激光太阳光和扫瞄和灵活性可用作激光功率和速度。该系统获取高分辨率光学以及在粉末床中和用于多层建构期间熔融单个轨道的能力。

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研究人员说道:“对有机玻璃屏蔽室的顶面和端面展开了微小的改动,以便将观察窗划入其中。对于粉末床的顶视图,加到了由红外吸取KG玻璃做成的直径50毫米的窗户。”用于激光功率扫瞄单个轨道(从左到右扫瞄方向)时的侧视图和俯视图的高速图像,扫瞄速度为(a)和(b)50W和0.1m/s;(c)和(d)100W和0.5m/s以及(e)和(f)200W和1m/s。

插画是熔池形状的示意图,其要求了激光羽流方向。所有数字的视频都包括在补足材料中。

该团队将摄像机放入弯曲台,转变了粉床区域,这意味著可以扫瞄和光学几个区域。然后他们在PBF热效应期间仿效气体和等离子体动力学行进。

对于热力学,用于能量均衡来说明从导电到对流电磁辐射的所有类型的热传递。温度增高不会在扫瞄岛构成等离子体密度和粉末一家人体。

汇聚物也不会受到激光羽流引发的流动的影响,它们可以被拉返回熔融的轨道中,可能会减少产生孔隙的可能性,或者喷气到大气中,如果它们与激光充份相互作用则产生大的熔融珠子梁,热气体或两者的融合。(上)计算出来50,100和200W激光功率的温度场。

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(底部)较慢激光羽流的计算速度表面图,箭头回应它引发的较快的大气气流。激光羽流首次从熔池中向前运动,其他研究早已对这种情况展开了评论,因为液滴瓦解。该团队还指出,行进动议是针对PBF的。

综合结果表明,惰性气体和激光羽流是导致热量,质量和动量传送的组成部分。科学家们总结道:“它们在数值模型中对该过程的优化至关重要,它们可以辨识造成增加风蚀的参数集,对交叉流动下仔细观察羽流和颗粒均匀分布萃取至关重要,其具备充足的动量以避免床被喷气的颗粒污染。在工艺规划过程中考虑到水动力现象可以提升整体修建质量,并容许喷气的蒸汽和颗粒的有利影响。


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