选择性激光烧结过程温度场数值模拟

2013-07-31 14:34:19来源: 21ic
1 SLS 成型原理及特点

SLS(Selective Laser Sintering) 成型原理[1]:利用 JY-ⅢA 型连续式 CO2 激光器为能量源,成型开始时铺粉滚筒将粉均匀地铺在加工平台上,激光束在计算机控制下以一定速度和能量密度扫描,激光束扫过之处粉末烧结成一定厚度的实体片层,未扫过的地方仍是松散粉末。制成第一层后,活塞下降一个与铺粉厚度相同的距离,再铺第二层粉末,重复该过程,一个三维实体就可以制造出来。SLS 成型系统简图如图1所示:


图1SLS成型系统
Fig.1 Schematic of selective laser sintering process

2 数学模型

有关快速成型过程的数值模拟,目前已有的报道为点扫描的一维传热[2],其误差比较大。作者结合自己所用的线扫描系统,为使计算更接近实际,采用了二维有限元模型。

二维非定常热传导能量平衡方程为[3,4]

(1)

所用到的热物性参数之间的关系如下列各式所示[2,4]

ρs1ρ1+(1-φ1ρ)(2)

ε=(ρs-ρ)/ρ(3)

cp=w1cp1+(1-w1)cp2(4)

w11ρ1/〔φ1ρ1+(1-φ12〕(5)

k=kg(1-ε)/(kg/ks+Ψ)(6)

Ψ=0.193 ε1.854(7)

(8)

(9)

d/D=1-(1-φ1)1/3(10)

式中 T 为摄氏温度;t 为时间;ρ 为粉床平均密度;cp 为粉床比热;k 为粉床热导率;φ 为体积系数;x 为粉层厚度方向;y 为激光扫描方向;ε 为孔隙率;w 为质量系数;d 为涂层厚度;D 为颗粒直径。下标 1 为树脂;2 为实体颗粒;s 为固体;g 为空气。均为国际单位.

3 边界条件

所选用的成型机,能保证对任何形状的产品实现变长线等能量密度输入。当扫第一层时,最初位置为粉末;当扫过此位置后,即为固、 液、 粉混合体。由于烧结过程中,液体区域及其物性参数有一定的随机性,所以程序将每层分成两个区域。线扫过的区域为固体区域,而与线接触或待接触区域为粉末区域。故有限元网格的划分以扫描线宽及铺粉厚度为控制参数。第一层底部为粉末与工作平台的热传导,扫描线与粉末接触的部位为定常热流输入,其余部位为与空气的对流换热(换热系数为包含辐射的综合系数)。对两层以上的烧结过程,层与层之间的热传导用定义内部单元的方法来实现,如图 2 所示。实际上,边界条件可简化为两类: ① 定常热流在粉层表面随位置不同而加载;② 空气与除热流加载单元外的边界之间的对流换热。


图2 烧结过程边界变化
Fig.2 Boundary condition varying with sintering process

[1] [2]

关键字:选择性激光烧结  温度场  数值仿真

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0731/article_7617.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
选择性激光烧结
温度场
数值仿真

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved