外文翻译-有选择性激光焊接二组分金属粉末层数的局部收缩模型.doc

1、原文英文翻译2有选择性激光焊接二组分金属粉末层数的局部收缩模型陈铁兵（音），张于文（音）美国密苏里哥伦比亚,哥伦比亚大学机械和航天工程学院,MO 65211摘要开发选择性激光用不同的熔点烧结金属粉末的混合物中含有两种金属粉的末局部收缩模型. 感应激光的熔化根据部分收缩，被毛细管和金属粉末层数的引力的液体的金属制的流程和金属粉末层数的再聚合被塑造使用温度变换的模型。调查气体的容量分数的作用在被焊接的区域在焊接过程。_ 2005 Elsevier 公司. 版权所有.1. 介绍有选择性的激光焊接(SLS) 金属粉末是被分层堆积创造固体的制造方法, 三维对象由熔化搽粉的材料与被指挥激光束 1 。熔化和

2、再聚合是机制结合金属粉末微粒形成层数部份和一起结合不同的层数形成功能部份。熔化和固体化根本性广泛地被调查了和被选派的回顾是可利用的在文献 2,3 。重大的密度变动被收缩导致伴随熔化在二组分金属粉末的SLS 因为高的熔点粉末单独无法承受粉末层数的结构。另外, 需要考虑 熔融金属的液体流程在液体水池由于毛细管和引力。柏及铅垂颁发一维热模型,熔融的双组分粉末床, 其中液体流驱动毛细管引力和力量.张 以及其他人. 5 被发展的三空间的二成份金属制的粉床和被毛细管和金属粉末层数的引力对流 SLS 的热模型被考虑. 一般假定所有的瓦斯最初在粉状床中被逐出在熔化的之上低熔点金属粉和热影响了地域 (HAZ)

3、完全被提高的密度. 在裁判员用的粉状床的厚度. 5 非常大, 哪一个用完全的收缩接近了第一层的泉华程序. 熔化的和有着被感人高斯激光光线加热的有限厚度的 3 D 金属制的粉状层的再团结以数字表示地被陈和 张所调查 6.自从液体池的寿命以后在 SLS 中非常短, 粉状床可能没有充份的时间达成完全的收缩. 在程序可能在完全的收缩和没有收缩之间的 SLS 中的收缩比率. 二成份金属制的粉一个 SLS 的部分收缩模型将会被发展和部分收缩对 SLS 程序的效果将会被调查.2. 部分的收缩模型考虑物理模型的问题在图 1 被显示。 高斯激光光线以一持续的速度扫描二成份金属粉状层的表面,UB。一个坐标系统,其

4、原产地是固定在中心的激光束和就业的问题,看来 要稳定状态,在移动坐标系. 初始温度的粉层,钛,低于熔点的低熔点粉末, Tm下面。 当做激光光线与粉互动，粉的温度直到 Tm 为止被带来然后熔化的发生。一个液体的池在激光光线之下被形成，而且融化浸润被毛细管和重力的军队驱使的被不泉华的粉。 宽松的粉状床包含高熔点粉 (H) ，低的熔点粉 (s) 和瓦斯 (g,s; 在宽松的粉中瓦斯); 所有成份的体积分数加总为个体,也就是, uH + us + ug,s = 1. 在熔化的之上, 液体的池包含高熔点粉 (H), 液体(l) 低熔点成份 , 和瓦斯 ( g,l; 在液体的区域中的瓦斯) 和他们的体积分

5、数使uH + ul + ug,l = 1; 这一关系在被再凝固的区域中也是可适用如果 ul 也表现体积分数那再凝固低的熔点成份。 多孔性,e, 定义当体积能被瓦斯或液体占领,和 ug 相等的空虚的分数,s 在宽松的粉中和它在变成 ul+ ug,l 之后熔化的。 如果被逐出的瓦斯的体积从粉状床和液体的体积相等产生在熔化的期间, 粉状床的多孔性在和之前在熔化的之后将会是相同的,也就是, e = ug,s = us + ug, 哪一个被称为持续的多孔性模型 4,5. 如果高度的体积分数和低的熔点在泉华之前搽粉于使我们 满足 us/(uH + us) = ug,s, 粉状床能完全在持续的多孔性模型 5

6、,6 之下被提高的密度 (ug,l = 0).另一方面，如果没有收缩，一会期待那一ug, = ug,s 和多孔性,e, 将会增加因为 ul 增加在熔化的期间。 在持续的多孔性模型下面的完全的收缩和没有收缩在二成份金属制的粉的 SLS 表现二种极端。 在部分的要发展的收缩模型之下,不同的收缩率在熔化的期间在液体的池， ug 中被瓦斯的体积分数表现。问题是使用转换模型 7 的温度被制定。 无尺寸的能源相等和对应的起始和边界相等是哪里无尺寸的热能力、 C, 来源期限， S 和热的导电率， K 和液体状态的无尺寸速度, V, 在裁判员是可得的。 5,6 而且将不在这里被重复。液体的无尺寸连续性相等是哪

7、里UL 是无尺寸的体积生产液体的率. 傲慢的收缩只发生, 给低熔点粉的坚硬状态和高的熔点粉的连续性相等是和下列的关系在增加情绪商数的所有的区域中是有效的. (7) 和(8) 一起看来. (9), 关于体积生产率的一个相等被获得:在持续的多孔性模型之下在裁判员讨论. 6, 只有在情绪商数的右手边上的第三个期限. (10) 在场. 在部分的收缩模型之下, 多孔性,e, 不是持续和在情绪商数的右手边上最初二个期限. (10) 是必需的. 自从收缩以后只在液体的池和被不泉华的区域之间的接口发生, 藉着收缩,Ws, 感应的速度在液体的池里面的 z-方向中是一个常数而且相等瞄准被不泉华的区域. 藉着在液体

8、的池的收缩感应的速度能藉由整合情绪商数被获得. (8) 而且结果是哪里 uH,i 是高熔点粉的开始体积分数, 和 e= u+ ug, 在液体的池中是多孔性 (包括再凝固区域). 统治相等被有限体积方法 8 使离散而且以数字表示地解决. 不泉华粉，一个液体的池的粉状床, 包括, 而且泉华了区域, 有不规则的形状自从由于收缩粉状床的上面表面后退. 一个区段-远的方法 8 被雇用处理被收缩产生的空的空间的不规则的几何学的形状和热的导电率是零. 计算被实行 X 和 Y 中使用一个非统一的格子-方向和制服格子在 Z-方向中. 被用于数字的模拟的格子编号是 168 37 22.3. 结果和讨论在液体中的瓦

9、斯的不同体积分数的效果而且再凝固区域， ug, 在 3 形状上.结果和讨论在液体中的瓦斯的不同体积分数的效果而且再凝固区域， ug, 在激光光线强度的形状上而且扫描速度, 泉华深度与减退 ug 增加,. 液体池的大小也正在与减退 ug 增加, 因为比较低的 ug, 在液体中造成比较高的热导电率. 最大的泉华深度和 HAZ 的大小被获得当 ug, 和零,i.e 相等., 完全的收缩. 为了要获得一样的泉华深度，较大的激光使或者有力量降低扫描速度是对较大的 ug 的需要,. 比较在数字的解决之间为完全的收缩和实验的结果被作家 6 运行了; 模拟的 HAZ 的跨区段大约产生 20% 比实验结果的大因

10、为 HAZ 在实验的结果是多孔的. HAZ 的代表性区域藉由和 ug 一起使用部分的收缩模型预测,=0.2 以实验的结果同意得很好.4. 结论给选择性激光用不同的熔点烧结金属粉末的混合物中含有两种金属粉的末局部收缩模型被发展和在液体中瓦斯的体积分数的效果或者泉华区域， ug,l, 在形状上和热受到影响的地域 (HAZ) 的大小被调查了. 结果指出泉华深度和体积的 HAZ 与减退 ugl 重要地增加。承认对于在授与数字 N00014-04-1-0303 下面的海军研究 (ONR) 的办公室的这一个工作的支持感激地被承认.叁考1 J. Conley,H. 马克斯、迅速的设计原型和坚硬的形式自由的捏

11、造,J. Manufact. Sci. Eng. 119 (1997) 811816.2 R. Viskanta, 状态变化加热移动, 在: G.A. 小路 (Edmund.), 太阳的热储藏: 潜热材料、 CRC 杂志报纸、 Boca Raton,FL,1983.3 L.C. Yao,J. Prusa, 熔化的和凝固,Adv. 热移动 25 (1989)196.4 J. Pak,O.A. 探测, 熔化的在一张二成份的被包装的床,J 中. 热转移 119(1997)553-559.5 Y. Zhang, 一. Faghri,C.W. Buckley,T.L. Bergman, 三度空间的二成份金属制的粉泉华与固定之物体而且移动激光微笑, J. 加热移动 122(2000)150-158.6 T. 陈,Y. Zhang,选择激光的三度空间模型二成份金属的泉华搽粉于层,J. Manufact. Sci.Eng. 128 (2006), 在杂志报纸.7 Y. Cao, 一. Faghri,一项状态变化问题的数字分析包括天然的对流,J. 加热移动 112(1990)812-816.8 S.V. Patankar, 数字的热移动和液体流程,McGraw-希尔, 纽约, 1980.