حامد شیخ بهائی، احسان براتی، محمد عرفان منش، سید مسعود برکت،
دوره 9، شماره 2 - ( مقالات آماده انتشار 1405 )
چکیده
این مطالعه، یک بررسی عددی-تجربی ترکیبی از فرآیند ذوب لیزری انتخابی فولاد زنگنزن AISI 316L ارائه میدهد که برای دستیابی به تخلخل کمینه (تراکم بیشینه) است. یک مدلسازی چندمقیاسی جهت یکپارچهسازی مدل ذرات گسسته، حجم محدود و المان محدود بهکار گرفته شده است. در ابتدا، پارامترهای ساخت افزایشی برای به حداقلرساندن تخلخل بهینهسازی شدند. سپس با استفاده از پارامترهای بهینه، از روش المان گسسته برای شبیهسازی گسترش پودر استفاده شد و پس از آن تحلیل حجم محدود برای دینامیک حوضچه مذاب انجام شد. در نهایت، پارامترهای بهینه در یک شبیهسازی المان محدود در ساختار ماکرو با استفاده از سازه آزمون ساخت افزایشی موسسه ملی استانداردها و فناوری بهمنظور ارزیابی اعوجاج، تنش حرارتی و تخلخل به کار گرفته شدند. نتایج المان محدود نشان میدهند بیشترین اعوجاج در لبههای بیرونی برابر با 0.9 میلیمتر رخ میدهد، در حالی که کمترین آن در مرکز سطح بالایی مشاهده میشود. بررسیهای عددی همچنین نشان میدهند که ساختار تنشهای حرارتی به دلیل چرخههای متناوب ذوب و انجماد، پیچیده بوده و بیشینه تنش در بین لایهها روی میدهد. تنش حرارتی بیشینه در زمان اتمام فرایند ساخت افزایشی 750 مگاپاسکال و در طی فرایند، برابر با 910 مگاپاسکال میباشد. تراکم تجربی پس از پرداخت نهایی برابر با 99 درصد (تخلخل 1 درصد) اندازهگیری شد که با نتایج عددی تطابق کامل داشت. همخوانی بین نتایج شبیهسازی رایانهای، پیشبینیهای تحلیلی و دادههای تجربی نشان میدهد که این رویکرد را میتوان جهت بررسی و بهینهسازی اعوجاج، تنش و تخلخل در طی فرایند ذوب لیزری انتخابی با موفقیت به کار برد.
