ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕННЯ ДЛЯ 3D-ДРУКУ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.2026.01.17Ключові слова:
Математичне моделювання, адитивні технології, 3D-друк, вибіркове лазерне плавлення (SLM), лазерне плавлення порошкового слою (LPBF), обчислювальна гідрогазодинамікаАнотація
Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення точності прогнозування процесів селективного лазерного плавлення металевих порошків в адитивному виробництві. Метою роботи є розробка узагальненої фізико-математичної моделі та ефективного чисельного алгоритму з урахуванням теплообміну, гідродинаміки та еволюції вільної поверхні. Використано метод скінченних об’ємів і ітераційний розрахунковий блок GMRES. У результаті отримано розподіл поля температури в розрахунковій області з виділенням зони ліквідусу. Побудовано залежності ширини та глибини ванни розплаву від швидкості руху лазеру та діаметру лазерної плями. Зроблено висновок про адекватність моделі та її придатність для інженерних розрахунків.
Посилання
Kopeika O.V., Tereshchenko A.V. Wind-power transforming systems. Journal of Mathematical Sciences. 2001. 104 (6). Pp. 1631-1634. DOI: 10.1023/A:1011329213322
Redchyts D. O., Gourjii A. A., Moiseienko S. V., Bilousova T. P. Aerodynamics of the turbulent flow around a multi-element airfoil in cruse configuration and in takeoff and landing configuration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. 5(7, 101). P. 36–41.
Khairallah S. A., Martin A. A., Lee1 J. R., Guss G., Calta N. P., Hammons J. A., Nielsen M., Chaput K., Schwalbach E., Shah M. N., Chapman M. G., Willey T. M., Rubenchik A. M., Anderson A. T., Wang Y. M., Matthews M. J., King W. E. Controlling interdependent meso-nanosecond dynamics and defect generation in metal 3D printing. Science. 2020. 5 (5). P. 660–665. DOI: 10.1126/science.aay7830.
Li L., Gong J., Xia H., Peng G., Hao Y., Meng S., Wang J. Influence of scan paths on flow dynamics and weld formations during oscillating laser welding of 5A06 aluminum alloyn. Journal of materials research and technology. 2021. 30 (11). P. 294-298. DOI:10.1016/j.jmrt.2020.12.102
Xua J., Rong Y., Huang Y., Wang P., Wang C. Keyhole-induced porosity formation during laser welding. Journal of Materials Processing Tech. 2018. 252. P. 720-727. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.10.038
Bunaziv I., Akselsen O. M., Ren X., Nyhus B., Eriksson M. Laser Beam and Laser-Arc Hybrid Welding of Aluminium Alloys. Journal Metals. 2021. 59 (11). P. 59. DOI: 10.3390/met11081150.
Liu P., Huang L., Gan L., Lei Y. Effect of plate thickness on weld pool dynamics and keyhole-induced porosity formation in laser welding of Al alloy. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020. 111. P. 735-747. DOI: 10.1007/s00170-020-05818-5.
Matthews J., Guss G., Khairallah S. A., Rubenchik A. M., Depond P. J., King W. E, Matthews M. J. Denudation of metal powder layers in laser powder bed fusion processes Manyalibo. Journal Metals. 2016. 114. P. 33-42. DOI: 10.1016/j.actamat.2016.05.017
Zhang T., Li H., Liu S., Shen S., Xie H., Shi W., Zhang G., Shen B., Chen L., Xiao B., Wei M.. Evolution of molten pool during selective laser melting of Ti-6Al-4V. Journal Physics. 2018. 17 (11). P. 17. DOI: 10.1088/1361-6463/aaee04.
Korner C., Bauer A., Attar E. Fundamental consolidation mechanisms during selective beam melting of powders. Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2013. 18 (21). P. 18. DOI: 10.1088/0965-0393/21/8/085011.
Zhang Y., Chen Q., Guillemot G., Gandin C.A, Bellet M. Numerical modelling of fluid and solid thermomechanics in additive manufacturing by powder-bed fusion: Continuum and level set formulation applied to track- and part-scale simulations. Mecanique. 2018. 346. P. 1055-1071. DOI: 10.1016/j.crme.2018.08.008.
.Redchyts D. O., Shkvar E. A., Moiseienko S. V. Computational Simulation of Turbulent Flow Around Tractor-Trailers. Fluid Dynamics and Materials Processing. 2020. 16 (1). P. 91–103. DOI: 10.32604/fdmp.2020.07933.
Aggarwal A., Patel S., Kumar A. Selective Laser Melting of 316L Stainless Steel: Physics of Melting Mode Transition and Its Influence on Microstructural and Mechanical Behavior. Minerals, Metals & Materials Society. Published online. 2019. 12. P. 1106-1116.
Moiseienko S., Tuchyna U., Redchyts D., Zaika V., Vygodner I. Comparative Analysis of Numerical Methods for Solving Linear Equation Systems for Poisson's equation. Advances in Mechanical and Power Engineering. CAMPE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2023. P 169–177. DOI:10.1007/978-3-031-18487-1_17
Van der Vorst, H. A. Iterative Methods for Large Linear. Utrecht, Netherlands. 2002. P. 195 p.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Сучасні Проблеми Металургії
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
