Evaporation Model for Keyhole Dynamics During Additive Manufacturing of Metal

锁孔 蒸发 材料科学 反冲 流体体积法 多物理 体积热力学 热的 流量(数学) 激光器 分析化学(期刊) 机械 原子物理学 热力学 焊接 冶金 光学 物理 化学 有限元法 色谱法
作者
Lu Wang,Yanming Zhang,Wentao Yan
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:14 (6) 被引量:114
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.14.064039
摘要

The molten-pool flow, particularly the keyhole effect, plays a critical role in the formation of defects in additive-manufacturing and welding processes. In this study, we derive an evaporation model for metal alloys considering the gas-flow structure and material composition and implement it in a multiphysics thermal-fluid flow model, which utilizes the volume of fluid (VOF) in the finite volume method (FVM) to capture free surfaces and the ray-tracing method to track multireflections of laser within the keyhole. The current derived evaporation model is validated against in situ x-ray imaging results via multiple cases: (1) stationary laser melting of a $\mathrm{Ti}\text{\ensuremath{-}}6\mathrm{Al}\text{\ensuremath{-}}4\mathrm{V}$ base plate under 1-atm ambient pressure, (2) stationary laser melting of a 304L stainless-steel base plate under 0.0002-atm ambient pressure, (3) laser scanning of a $\mathrm{Ti}\text{\ensuremath{-}}6\mathrm{Al}\text{\ensuremath{-}}4\mathrm{V}$ base plate under 1-atm ambient pressure. The simulation results indicate that our evaporation model is applicable for both common and near-vacuum environment, while Anisimov's evaporation model, which is widely used in keyhole simulation, is unsuitable in near-vacuum keyhole simulation. Moreover, the absorbed energy distribution, recoil pressure, $z$-direction recoil force and keyhole growth are analyzed in the simulations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
国靖发布了新的文献求助10
1秒前
阚乐乐完成签到 ,获得积分10
2秒前
缓慢的饼干完成签到,获得积分10
8秒前
小赵sci完成签到 ,获得积分10
11秒前
13秒前
丫丫完成签到 ,获得积分10
13秒前
Aurora完成签到,获得积分10
17秒前
古叶完成签到,获得积分10
17秒前
小飞完成签到 ,获得积分10
18秒前
Wang发布了新的文献求助10
19秒前
假真真完成签到 ,获得积分10
27秒前
Sweet完成签到 ,获得积分10
27秒前
高飞完成签到 ,获得积分10
29秒前
小旭vip完成签到 ,获得积分10
29秒前
轩哥完成签到 ,获得积分10
29秒前
喵了个咪完成签到 ,获得积分10
31秒前
张起灵完成签到 ,获得积分10
35秒前
36秒前
37秒前
姚芭蕉完成签到 ,获得积分0
40秒前
41秒前
凶狠的土豆丝完成签到 ,获得积分10
41秒前
希望天下0贩的0应助AKA采纳,获得10
41秒前
郦如花发布了新的文献求助10
41秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
42秒前
zxn发布了新的文献求助10
45秒前
微笑萝完成签到,获得积分10
52秒前
pick_up完成签到,获得积分10
1分钟前
钱念波完成签到 ,获得积分10
1分钟前
浮生如梦完成签到,获得积分10
1分钟前
魔术师完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Natsu完成签到,获得积分10
1分钟前
Huang完成签到 ,获得积分0
1分钟前
jackhlj完成签到,获得积分10
1分钟前
zxq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
啊哈哈哈应助yuanjie采纳,获得10
1分钟前
邺城寒水完成签到 ,获得积分10
1分钟前
哈哈完成签到 ,获得积分10
1分钟前
刘玉欣完成签到 ,获得积分10
1分钟前
老来多健忘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Applied Min-Max Approach to Missile Guidance and Control 5000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6325912
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8142015
关于积分的说明 17071663
捐赠科研通 5378411
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2854177
邀请新用户注册赠送积分活动 1831834
关于科研通互助平台的介绍 1683076