翅片管繞片機(jī)送料裝置設(shè)計(jì)【暖氣管繞制機(jī)設(shè)計(jì)】

翅片管繞片機(jī)送料裝置設(shè)計(jì)【暖氣管繞制機(jī)設(shè)計(jì)】,暖氣管繞制機(jī)設(shè)計(jì),翅片管繞片機(jī)送料裝置設(shè)計(jì)【暖氣管繞制機(jī)設(shè)計(jì)】,翅片管繞片機(jī)送料,裝置,設(shè)計(jì),暖氣,管繞制機(jī) 附 錄 英文翻譯： 選擇性激光燒結(jié)溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬 張堅(jiān) 李云健等 華東交通大學(xué) 運(yùn)載工具與裝備國(guó)家教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 摘要：金屬混合粉末鎢銅的激光燒結(jié)過程是通過ANSYS有限元軟件模擬的，其中溫度場(chǎng)下有輻射，對(duì)流和熱物理參數(shù)這些因素做為模擬條件。在一些文獻(xiàn)中研究表明激光功率和掃描速度等這些關(guān)鍵參數(shù)直接影響燒結(jié)成型。研究顯示當(dāng)掃描速度恒定時(shí)，隨著激光功率的增加燒結(jié)深度會(huì)增加，相反，當(dāng)激光功率恒定時(shí)，隨著掃描速度的增加而燒結(jié)深度會(huì)有所下降。在燒結(jié)深度中選擇合理的加工過程參數(shù)來滿足燒結(jié)質(zhì)量的要求，結(jié)合燒結(jié)的深度合理的利用燒結(jié)功率和掃描速度的參數(shù)。 關(guān)鍵詞：選擇性激光燒結(jié) 數(shù)字模擬 溫度場(chǎng) 燒結(jié)深度 1 引言 鎢銅混合材料，一種典型的二階段偽合金，它具有良好的導(dǎo)電性，銅的熱傳導(dǎo)性和高熔點(diǎn)和鎢的高硬度。它被用作電接觸，電極材料，特殊用途的軍用物資（例如火箭的噴嘴），還有高氣密性包裝的CPU散熱器襯底和固態(tài)微波爐等等，因此，鎢銅混合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和軍用。 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，是最近研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題，它能夠從3DCAD軟件中 ，直接制造金屬模型或者較復(fù)雜形狀的部分原型，去得到應(yīng)有的功能來滿足要求。SLS有望獲得高密度的鎢銅合金和得到其他加工方法很難完成的具有復(fù)雜狀的零件。本篇論文，主要是講通過有限元ANSYS軟件數(shù)字模擬鎢銅合金粉末在溫度場(chǎng)中的分布，分析激光功率和掃描速度對(duì)燒結(jié)深度的影響。由燒結(jié)深度選擇合理的工藝參數(shù)，對(duì)鎢銅合金粉末的的燒結(jié)成型具有重大的意義. 2建立模型 2.1建立數(shù)學(xué)模型 熔池在周圍的空氣和SLS粉床上產(chǎn)生熱變化，這個(gè)導(dǎo)熱性由下面的等式表達(dá)： 代表有效的熱傳導(dǎo)粉末系數(shù)： 代表壓實(shí)粉末密度； C代表材料的熱熱量； 代表分散的熱空氣： 激光能量密度。 假設(shè)燒結(jié)之前是均勻分布的最初的溫度設(shè)為T0，開始的顯示條件如下所示： 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)在襯底的底部沒有熱量的損失，在SLS中，熱的損失是有傳導(dǎo)和輻射造成的，邊界條件顯示如下： 代表有效的熱傳導(dǎo)粉末系數(shù)； h代表熱傳導(dǎo)系數(shù)； T代表金屬粉末在某一刻的溫度； Stefan-bdtzmann固定值； 代表初始溫度； 代表實(shí)際對(duì)象的熱輻射系數(shù)。 2.3 物理模型的建立 為了簡(jiǎn)化燒結(jié)模型和計(jì)算時(shí)間，在下面建立有限元模型，混合粉末由鎢和銅以一定的比例混合。網(wǎng)格為3.4mm×1.6mm×0.3mm.在激光燒結(jié)空間和熱的影響區(qū)域和減少時(shí)間上為了確保足夠的網(wǎng)的密度，不同的網(wǎng)的尺寸能夠用于襯底和燒結(jié)層。燒結(jié)層最小的厚度為0.1mm.然而襯底的網(wǎng)是最大的。 下面的圖2中顯示在激光的高斯分布，激光能量的中心是最高的，激光能量隨著遠(yuǎn)離中心點(diǎn)而連續(xù)降低。將激光點(diǎn)分成4×4，則1，2，3所對(duì)應(yīng)的衰變系數(shù)分別為0.8359552，0.5226424，0.3267576. 圖1 圖2 在燒結(jié)過程中，激光能量遵從高斯分布： q代表激光能量密度; P代表激光能量； A是激光到粉床的激光吸收比率； r代表粉床上的一個(gè)點(diǎn)到激光中心的距離; W是激光點(diǎn)的半徑。 3 結(jié)果和分析 粉末是有鎢和銅以一定比例混合的，融化溫度分別是3380°和1083°。下面的表格1和圖3顯示了其他的。 工藝參數(shù)假設(shè)為直徑為0.4mm,掃描空間是0.3mm,粉末厚度是0.1mm,空氣傳導(dǎo)系數(shù)是10，粉床的有效輻射系數(shù)為0.8。 表1 圖3 圖4顯示了池深度的有效掃描速度，有圖可見，當(dāng)激光功率是固定值時(shí)，燒結(jié)深度隨著掃描速度的增加而減少，在v=0.12m/s時(shí)，燒結(jié)深度為0.29mm，然而在v=0.02m/s時(shí)，燒結(jié)深度為0.076mm.原因是因?yàn)楫?dāng)激光功率固定時(shí)，掃描速度的增加，輸入的激光能量會(huì)減少，同時(shí)，能量在粉末粒子停留的時(shí)間就就較少，特別是在高的掃描速度下，在能量和粉末粒子之間持續(xù)時(shí)間是極短的，甚至粉末粒子不能夠融化，因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換到粉末粒子周圍沒有足夠的時(shí)間，但是在低的掃描速度下，溫度提升很容易導(dǎo)致巨大的累積效果和比較大的溫度梯度。 圖5顯示了粉池中激光功率的影響，正如圖所見，當(dāng)掃描速度固定時(shí)，燒結(jié)深度在提高隨著燒結(jié)功率的提高。在p=195w時(shí)，燒結(jié)深度僅僅是0.08mm,p=235w時(shí)燒結(jié)深度是增加到0.21mm.原因是掃描速度是固定的，而激光功率的提高，輸出能量密度也在提高，但是過多的激光功率會(huì)使溫度太高以至于粉末燒結(jié)層有巨大的收縮，這很容易導(dǎo)致工件的翹曲和開裂。 圖4 粉池中掃描速度的影響 圖5 粉池中激光功率的影響 激光功率和掃描速度是直接影響燒結(jié)成型的關(guān)鍵參數(shù)，較高的掃描速度不僅僅能有效地抑制熔池的擴(kuò)張和“濺”的現(xiàn)象，而且能提高形成效率。合理的激光功率不僅僅能確保更好的層的粘接，而且也可以減少燒結(jié)層的收縮和翹曲。 燒結(jié)深度必須大于粉層的厚度，目的在于穿透當(dāng)前的粉末層時(shí)確保相鄰的粉層更好的粘結(jié)。否則，相鄰的粉層將會(huì)分開，獲得的粉池中零件的強(qiáng)度和形成的準(zhǔn)確性，甚至在形成過程中都不能實(shí)現(xiàn)。圖6顯示了在一個(gè)特定的激光功率和掃描速度下，不同時(shí)間下Z方向的溫度分布。正如圖所示，在t=0.05875s時(shí)，0.1mm的溫度是明顯高于銅的融化點(diǎn)（1356K），它暗示了燒結(jié)深度大于粉層厚度，同樣地，燒結(jié)深度在t=0.11125s是0.14mm，在t=0.211125是0.19mm,所以粉末厚度低于燒結(jié)深度，在當(dāng)前工藝參數(shù)下，相鄰的結(jié)合點(diǎn)在第一層和底層是最強(qiáng)的，而且冶金的結(jié)合層也是比較好的。 SLS的3D部分完成線的表面和層的重疊，通過燒結(jié)形成的固體結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足下面的2個(gè)條件。 1，覆蓋程度的能量應(yīng)該要求在掃描光束之間，也就是說，在一個(gè)確定的功率密度下，掃描速度不能太高，，以確保有足夠的功率輸入使粉末層在當(dāng)前層粘接在一起，而且沒有散粉的情況下，形成2D的表面結(jié)構(gòu)， 2，粉末厚度要低于燒結(jié)深度，也就是說，燒結(jié)功率應(yīng)該確保在穿透當(dāng)前層時(shí)使相鄰的層更好的粘結(jié)，這樣就能更好的形成3D的立體結(jié)構(gòu)。 圖6 不同時(shí)間Z方向的溫度分布（1-t1=0.05875s, 2-t2=0.11125s, 3-t3=0.21125s) 4 總結(jié) 1，當(dāng)掃描速度固定時(shí)，隨著激光功率的提高燒結(jié)深度也會(huì)提高，另外，當(dāng)激光功率固定時(shí)，隨著掃描速度的增加燒結(jié)深度會(huì)下降。 2，選擇合理的工藝參數(shù)且在燒結(jié)深度下滿足燒結(jié)質(zhì)量的要求，通過分析燒結(jié)深度，合理利用燒結(jié)功率和掃描速度。 8