激光熔覆模擬
關注創建者：..._2272 創建時間：2019-11-07
激光熔覆模擬的視頻教程
3D打印仿真分析（Python實現多個step、生死單元，適用于焊接仿真、激光同軸送粉、激光熔覆）
ABAQUS 3D打印仿真分析 涉及3D打印基板、打印件建模，Python實現多個分析步step設置，Python實現生死單元設置，DFLUX熱源子程序設置 適用于激光同軸送粉、激光熔覆、激光近凈成形LENS、焊接仿真
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Comsol熱流相變+動網格仿真激光熔覆
激光熔覆（Laser Cladding）亦稱激光熔敷或激光包覆，是一種新的表面改性技術。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成冶金結合的添料熔覆層。 本次分享的案例采用comsol的熱流相變+動網格仿真激光熔覆 注意：為了增加相變界面的平滑，需要加密網格導致計算需求資源較大。
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激光熔覆參數（APDL）對溫度場的影響.
在workbench中采用APDL命令，定義高斯熱源，將激光功率、掃描速度和光斑半徑作為可變參數，探究功率、速度和光斑大小對溫度場的影響。
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激光熔覆模擬的實例教程
激光熔覆溫度場模擬 ￥80
激光熔覆溫度場模擬
一.激光熔覆特點
1.技術特點
激光熔覆最重要的特點是熱量集中、加熱快、冷卻快、熱影響區小，特別對不同材質之間熔融有著其它熱源無法比擬的特點，也正是這一特殊的加熱和冷卻過程，在熔鑄區域產生的組織結構也不同于其它熔覆（如噴焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以產生非晶態組織，特別是脈沖激光更為明顯。
這就是所謂激光熔覆無退火、不變形的原因，但我以為，這只是從工件整體宏觀講，而當你對熔覆層和熱影響區進行微觀分析時，你會看到另一種景象。
2.設備特點
激光熔覆，目前國內采用兩種機型：CO2激光器和YAG激光器。前者為連續輸出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光為脈沖輸出，一般在600W左右。
對于設備，一般使用者很難吃透，嚴重依賴生產方的服務，購買價格昂貴，維護成本、零部件價格很高，再加上設備穩定性和耐受性與國外比較普遍都有差距，因此，激光熔覆機一般用在特殊領域，普通工業制造、維修領域難有效益。
3.工藝特點
（1）前期處理
激光熔覆，一般只需將工件打磨干凈，除油，除銹，去疲勞層等，比較簡單。
（2）送粉
CO2激光器功率較大，一般用氬氣送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。這兩種方式在熔覆時都基本在水平位置形成熔池，傾斜稍大粉末便不能正常送達，激光的使用范圍受到限制，特別是YAG激光器。
（3）從熔池形成的狀態看
由于激光的控制精度高，輸出功率恒定，且沒有電弧接觸，所以熔池大小深度一致性好。
（4）加熱快、冷卻快
影響金屬相形成的均勻度，也對排氣浮渣不利，這也是造成激光熔覆形成氣孔、硬度不均的重要原因，特別是YAG激光傾向更嚴重。
（5）材料選擇
由于不同材料對不同波長激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料選擇限制較大，激光更適于鎳基自熔性合金等一些材料，對碳化物、氧化物的熔覆更困難一些。
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激光單道熔覆文件
通過對比三種通用有限元仿真軟件使用生死單元模擬激光熔覆，得到的結論是COMSOL的建模效率以及計算精度相較于其他兩種可以說是相去天淵。COMSOL模擬選用的物理場為固體力學和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計算域的上表面；固體力學物理場除了設置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。最后通過熱膨脹多物理場將固體力學和固體傳熱完成耦合。 對于有任意掃描軌跡設置需求的同學，可以添加PDE模塊的系數形式邊偏微分方程，選擇一維路徑進行邊界設置，并在研究中通過多步驟計算，先進行系數形式邊偏微分方程穩態計算，然后完成傳熱和力學瞬態計算，最終得到任意路徑下的溫度場和應力場。
展開 激光熔覆comsol三維仿真模型，涉及溫度場和速度場，需要的聯系即可，原創模型，可提供答疑，非誠勿擾！
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COMSOL激光熔覆熔池演化模型2個月前
<p>COMSOL熔池形態演化仿真模型。考慮了相變、反沖壓力、表面張力和馬蘭格尼效應。</p><p>物理場：動網格+層流+流體傳熱。</p><p>僅提供模型（不包含結果文件）與參考文獻！</p><p>COMSOL版本：6.4</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。聲明:本cae文件為abaqus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件不受版本限制，同時python腳本文件及for熱源子程序文件不受版本限制。
案例分為四種掃描方式:
1.單向掃描 2.雙向掃描 3.基于單向掃描的優化 4.基于雙向掃描的優化
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。
聲明:本cae文件為abagus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件、for熱源子程序不受版本限制。
這只是一個demo，所有的技術是都有展示的，只是模型精度比較差。型中的生死單元控制是利用GUI界面設置的，對于簡單的增材制造模擬可能會滿足要求，但是針對需要進行多次生死單元轉換的模型
超聲輔助激光熔覆利用高能超聲波在熔體中產生的非線性效應，如超聲空化和聲流效應等，來改善熔池內增強體與熔體的潤濕性，促使增強體在熔體中均勻分布。同時，聲流攪拌作用將空化效應產生的晶核擴散至整個熔池中，有效提高了形核率，均化了溫度梯度和成分分布，降低了偏析程度。這種結合了激光熔覆和超聲振動的技術，可以提高熔覆層的質量和性能。
本案例展示了超聲輔助下激光熔覆的動態過程，仿真結果如圖所示：
激光金屬沉積（送粉）
以功能梯度材料制造復雜幾何形狀的產品
預混合不同的粉末，形成定制合金
零件尺寸精度高
仿真有助于粉末噴出速率和激光參數的工藝優化
激光金屬沉積（送粉）FLOW-3D AM仿真
案例研究：應用數值模擬和回歸分析于熔覆路徑幾何形狀預測
Shuhao Wang, et al. Multi-physics
<p>comsol雙橢球熱源激光熔覆仿真模型。激光熔覆粉末沉積過程中，快速熔化凝固和不同比例粉末的導致了熔池中復雜的流動現象。以及熱行為對凝固組織和性能有顯著影響。通過三維數值模型來模擬在316L上激光熔覆過程中的傳熱、流體流動、凝固過程。僅提供模型，按需購買！</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image
摘 要：為了研究同軸送粉TIG熔覆過程電弧的溫度場、流場、電勢分布及粉體顆粒運動軌跡，根據磁流體動力學理論建立了二維仿真模型，利用COMSOL軟件對TIG熔覆電弧和粉體顆粒運動軌跡進行數值模擬。模擬結果表明：電弧形態呈鐘罩形、氣體流動穩定、粉體顆粒利用率高；為了驗證仿真結果的準確性，開展了同軸送粉TIG熔覆試驗。試驗結果表明：焊縫平直無明顯缺陷，實際電弧形態與模擬結果高度一致。通過金相顯微鏡對熔覆層進行觀察
激光單道熔覆文件
通過對比三種通用有限元仿真軟件使用生死單元模擬激光熔覆，得到的結論是COMSOL的建模效率以及計算精度相較于其他兩種可以說是相去天淵。COMSOL模擬選用的物理場為固體力學和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計算域的上表面；固體力學物理場除了設置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。
該模型模擬激光加熱過程所涉及的溫度變化及應力變化，數據都可以查看。
