ansys分析激光熔覆
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys分析激光熔覆的視頻教程
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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ansys分析激光熔覆的實例教程
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
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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。
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Wire Based Laser Metal Deposition (LMD)
基于激光熔覆技術的焊接加工技術
零件是通過使用激光束熔化金屬絲而制成，是一種近凈成形方法
通過優化激光功率、送絲速度和送絲方向，可以實現工藝穩定性
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Won-ik Cho, Peer Woizeschke
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.
該方法主要用于研究成形過程中冶金缺陷的形成機理，并且可以作為微觀組織數值模擬算法（如相場法等）的輸入，實現對材料熔化過程中微觀組織重熔以及凝固過程中晶粒形核與生長的預測。
熱-固耦合
熱-固耦合模擬方法關注成形過程中熔覆沉積材料、基板的溫度分布以及與溫度變化相關的內應力/變形演化過程，不考慮熔池內部的流動和對流傳熱,通常采用有限元法進行求解。
焊接熔覆通過在受損部位表面熔覆一層硬度高、耐磨性好的涂層，重新形成新的表面，從而修復和改善機械設備的表面性能[2,3,4]。
目前常見的焊接熔覆技術主要有：激光熔覆技術、等離子熔覆技術和TIG熔覆技術等。
其激光熔覆仿真時聚焦光斑內距離熱源中心r處的熱流密度為:
式中:rh是激光束在基材上形成加熱光斑的半徑。
模型建立之后, 規劃激光熱源的掃描軌跡, 設定需要重點分析的節點, 設置激光的掃描速度, 光斑大小、每掃描一周后的冷卻時間, 最終經過仿真計算后輸出各節點的結果。
[4] 劉明，朱瑞峰，喬曉亮.基于ANSYS的FSAE賽車仿真分析[J].應用科技，2021,48(2):87-94.LIU M,ZHU R F,QIAO X L. Simulation analysis of FSAE racing car based on ANSYS[J]. Applied Science and Technology,2021,48(2):87-94.
