選擇性雷射熔融法定點加熱不鏽鋼316L金屬粉末之熔池數值分析

  • 陳 棋元

學生論文: Master's Thesis

摘要

本文藉由Ansys Fluent R15 0建立二維軸對稱模型,模擬選擇性雷射熔融法定點加熱不鏽鋼316L金屬粉末,考慮熔池表面張力效應(馬蘭戈尼效應),比較不同雷射能量、雷射半徑對金屬熔池發展的影響,並於最後與移動熱源做連結,討論在雷射高移動速度下,馬蘭戈尼效應影響的劇烈與否。 根據模擬結果顯示,在熔融不鏽鋼316L金屬粉末過程中,其熔池受到馬蘭戈尼效應的影響,其內部流動為逆時針方向之流動,產生一較深、較窄的熔池形狀。 固定雷射半徑,增加雷射能量會增加粉末融熔的效益,但在雷射能量大於30 W時其溫度會高於蒸發溫度,造成金屬粉末之損耗,亦會浪費能量,應盡量避免,故雷射能量應選用大於5 W及小於等於30 W之間;固定雷射能量,增加雷射半徑雖然會增加熔池寬,但是熔池深會隨著減少,且雷射半徑增加至 以上時,其熔池寬成長幅度會減緩,且有下降的趨勢,故雷射半經應選低於 。 在增加雷射移動速度下,即每單位點之照射時間越短,其馬蘭戈尼效應對熔池幾何、熔池體積影響較不顯著,但對表面溫度之影響較顯著,且增加雷射能量會使溫度差距更明顯,故即便在照射時間極短下,仍不宜忽略此效應。
獎項日期2017 8月 28
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監督員Alex Chang-Da Wen (Supervisor)

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