激光选区熔化参数对热物理过程影响数学模型分析

作     者：樊炳倩 沈娴 FAN Bingqian;SHEN Xian

作者机构：河北工程技术学院石家庄050091 

出 版 物：《激光杂志》 (Laser Journal)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：222-227页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：河北省高等学校科学技术研究青年基金项目(No.QN2021303) 

主　　题：激光选区 熔化参数 热物理过程 热物理过程 热源模型 控制方程 

摘      要：通过建立激光选区熔化参数对热物理过程影响数学模型,分析参数对热物理过程的影响。以移动高斯热源为固定热源,建立激光选区熔化热源模型,并以此为基础,设计热量传递控制方程;通过处理控制方程中的相变潜热,分析材料热物理过程的相变过程;通过设置全局变量分析材料的热物性参数;以热源模型、控制方程、相变潜热处理与热物性参数分析为基础,建立热物理过程影响数学模型;利用有限元分析方法,求解数学模型,分析激光功率与扫描速率等激光选区熔化参数,对温度与熔池尺寸等热物理过程的影响。实验证明:激光功率对热物理过程温度场与熔池尺寸均具有显著影响,适当增加激光功率,会扩大熔道的最高温度分布范围,降低熔道球化现象,解决熔道弯曲问题,增加熔池尺寸,提升制件质量;扫描速率对温度场与熔池尺寸均具有显著影响,适当减小扫描速率,能够增加熔池尺寸,更好地控制热物理过程;光束直径对温度场与熔池尺寸的影响均较小。