Аннотация:
Численно исследуется процесс прямого спекания металлических порошков под действием лазерного излучения. Рассматривается двухкомпонентная смесь порошков, состоящая из легкоплавкой и тугоплавкой компонент. Модель базируется на самосогласованных нелинейных уравнениях непрерывности для объемных долей легкоплавкой и тугоплавкой компонент смеси и на уравнении переноса энергии в системе расплав – порошковая смесь. Она учитывает движение твердых частиц за счет усадки, связанной с изменением плотности порошковой смеси, а также конвективные потоки, обусловленные действием сил поверхностного натяжения и гравитации. Течение жидкости описывается в рамках закона фильтрации Дарси. Обнаружен эффект конечной ширины зоны фазового перехода легкоплавкого порошка. Показано, что скорость расширения зоны плавления зависит как от параметров лазерного излучения (мощности луча), так и физических характеристик вещества частиц, и растет с увеличением проницаемости либо теплоты фазового перехода. Получена диаграмма эволюционности фронта плавления, позволяющая предсказать поведение решения в зависимости от параметров порошковой смеси (проницаемости, теплоты плавления).
Ключевые слова:
лазерное спекание, порошки, фильтрация, закон Дарси.
Образец цитирования:
В. Г. Низьев, А. В. Колдоба, Ф. Х. Мирзаде, В. Я. Панченко, Ю. А. Повещенко, М. В. Попов, “Численное моделирование плавления двухкомпонентных порошков при лазерном спекании”, Матем. моделирование, 23:4 (2011), 90–102; Math. Models Comput. Simul., 3:6 (2011), 723–731
А. Г. Князева, “Термовязкоупругая модель процесса обработки поверхностного слоя с изменяющейся вязкостью”, Прикл. мех. техн. физ., 65:3 (2024), 95–106; A. G. Knyazeva, “Thermoviscoelastic model of the treatment of a surface layer with variable viscosity”, J. Appl. Mech. Tech. Phys., 65:3 (2024), 476–487
A.G. Knyazeva, “A Two-Level Approach to Describing the Process of Composite Synthesis”, Rev. Adv. Mater. Technol., 4:3 (2022), 7
Н. Г. Бураго, И. С. Никитин, “Математическая модель и алгоритм расчета прессования и спекания”, Матем. моделирование, 31:2 (2019), 3–17; N. G. Burago, I. S. Nikitin, “Mathematical model and algorithm for calculating pressing and sintering”, Math. Models Comput. Simul., 11:5 (2019), 731–739
Zhou M., Deng X., “Melting and Resolidification of Direct Metal Laser Sintering With Multiscale Nonequilibrium Model”, J. Thermophys. Heat Transf., 33:1 (2019), 78–86
Л. С. Исаченко, А. И. Лобанов, “Разностная схема для решения уравнений роста опухоли с учетом ограничения потока”, Вестн. ЮУрГУ. Сер. Матем. моделирование и программирование, 10:2 (2017), 98–106
M.D. Khomenko, F.Kh. Mirzade, “Parametric investigation of microstructure after laser melting of metal powder layer”, Procedia Engineering, 201 (2017), 645
В. А. Бахтин, М. С. Клинов, А. С. Колганов, В. А. Крюков, Н. В. Поддерюгина, М. Н. Притула, “Автоматическое отображение программ на языке Фортран на кластеры с графическими процессорами”, Вестн. ЮУрГУ. Сер. Выч. матем. информ., 3:3 (2014), 86–96
F. Kh. Mirzade, V.G. Niziev, V. Ya. Panchenko, M.D. Khomenko, R.V. Grishaev, S. Pityana, Corney van Rooyen, “Kinetic approach in numerical modeling of melting and crystallization at laser cladding with powder injection”, Physica B: Condensed Matter, 423 (2013), 69
V. G. Niziev, F. Kh. Mirzade, V. Ya. Panchenko, M. D. Khomenko, R. V. Grishaev, S. Pityana, C. V. Rooyen, “Numerical Study to Represent Non-Isothermal Melt-Crystallization Kinetics at Laser-Powder Cladding”, MNSMS, 03:02 (2013), 61
В. Г. Низьев, Ф. Х. Мирзаде, В. Я. Панченко, В. М. Чечеткин, Г. В. Устюгова, “Тепло-массоперенос при лазерном плавлении порошковой смеси”, Матем. моделирование, 23:8 (2011), 75–88; V. G. Niziev, F. Kh. Mirzade, V. Ya. Panchenko, V. M. Chechetkin, G. V. Ustyugova, “The heat and mass transfer under laser sintering of powder mixture”, Math. Models Comput. Simul., 4:2 (2012), 163–171
Цитирование в формате AMSBIB
Обратная связь: