Журнал СФУ. Техника и технологии / Математическая модель оценки глубины ванны расплава в процессе 3D‑печати по технологии селективного лазерного сплавления

Полный текст (.pdf)
Номер
Журнал СФУ. Техника и технологии. 2026 19 (6)
Авторы
Авдеева, М. О.; Глчян, Н. Ш.; Лосев, А. С.
Контактная информация
Авдеева, М. О. : Хабаровское отделение Института прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук (Российская Федерация, Хабаровск); Глчян, Н. Ш.: Хабаровское отделение Института прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук (Российская Федерация, Хабаровск); Лосев, А. С. : Хабаровское отделение Института прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук (Российская Федерация, Хабаровск)
Ключевые слова
математическое моделирование; селективное лазерное сплавление; лазерный импульс; тепловое поле; ванна расплава; mathematical modeling; selective laser melting; laser pulse; temperature field; melt pool
Аннотация

В статье исследуются тепловые процессы в зоне ванны расплава при селективном лазерном сплавлении керамического материала. Целью работы является установление аналитической зависимости между температурой в точках оси симметрии ванны расплава и их удалением от поверхности воздействия лазерного излучения при одиночном импульсном нагреве. Задача решается на основе численного моделирования нестационарного теплового поля с учетом температурозависимых теплофизических свойств материала, фазовых переходов, конвективного и радиационного теплообмена. Математическая модель реализована в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Расчёты выполнены для одиночного лазерного импульса с гауссовым распределением плотности теплового потока при небольших мощностях лазерной установки. Температурные значения определялись в точках оси симметрии ванны расплава в области фазового перехода материала. На основе статистической обработки результатов численного моделирования получена аналитическая аппроксимирующая зависимость глубины точки оси симметрии ванны расплава от температуры. Проведена оценка точности аппроксимации, показавшая, что средняя ошибка не превышает 3 %, а множественный коэффициент детерминации превышает 0,99 для всего рассматриваемого диапазона энергий лазерного импульса. Установлена зависимость параметров аппроксимирующей функции от энергии импульса, что позволило получить обобщенное аналитическое выражение для нее. Полученные результаты могут быть использованы для инженерной оценки температурного состояния материала и глубины проплавления при селективном лазерном сплавлении керамических материалов, а также при разработке и оптимизации режимов лазерной обработки

Страницы
814–822
EDN
FUBZBJ
Статья в архиве электронных ресурсов СФУ
https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/159362

Лицензия Creative Commons Эта работа лицензируется по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).