Моделирование теплопроводности порошковой среды применительно к задаче селективного лазерного плавления

Аннотация

Скорость и стоимость внедрения в производство новой техники напрямую зависят от
эффективности работы каждой технологической цепочки на всех этапах от конструирова-ния и проектирования изделия до создания его первоначального макета в натуральную ве-личину. Резко ускорить прохождение этих этапов помогают высокотехнологичные методы
3-мерного компьютерного моделирования и создания твердых копий деталей машин.
В настоящее время во всем мире проводятся интенсивные научно-исследовательские и
опытно-конструкторские работы не только по созданию новых, но и по совершенствова-нию развитых ранее технологических методик и систем послойного лазерного синтеза
объемных изделий(ЛСОИ) деталей машин. Методы селективного лазерного спекания
(СЛС), плавления(СЛП) и трехмерной лазерной наплавки(DMD) являются одним из наи-более перспективных способов реализации технологии быстрого прототипирования.
Поэтому изучение данной темы на данный момент является актуальным. В настоящее
время в ряде отраслей промышленности имеются большие тепловые потоки от одной по-верхности к другой, вследствие чего даже незначительные контактные сопротивления вы-зывают местные перегревы, что часто крайне нежелательно. В работе была изучена эф-фективная теплопроводность зернистых систем, которая рассматривалась как функция по-ристости, теплопроводности газа, заполняющего поры материала, теплопроводности
газового микрозазора, теплопроводности самих частиц и контактной теплопроводности на
стыке частиц.
Для теоретических исследований процессов селективного лазерного спекания необхо-димым является разработка методов описания эффективных коэффициентов теплопровод-ности(ЭКТ) порошковой среды, которые учитывают, что при нагреве может происходить
частичное или полное плавление материала сфер, приводящее к изменению структуры
среды. Отсюда следует важное требование к моделям ЭКТ: структурная модель в пределе
полного плавления материала твердых частиц должна давать значение эффективной те-плопроводности, которое сшивается с эффективной теплопроводностью, даваемой бес-структурной моделью. Для случая полного плавления частиц предлагается метод расчета
эффективной теплопроводности расплава с газовыми включениями, который описан
в работе.