اندازه گیری تجربی خواص ترموفیزیکی پودر و شبیه سازی دوفازی در فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر

در این تحقیق به شبیه سازی فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر پرداخته شده است. به طور کلی این تحقیق را می توان به دو بخش تقسیم نمود. در بخش اول، تمرکز بر روی بدست آوردن توزیع دمایی به دو روش تجربی و شبیه سازی المان محدود است. جهت دسترسی به این هدف، آزمایش های مربوطه طراحی و موارد مورد نیاز فراهم گردید. طی آزمایش های صورت گرفته از سیستم اندازه گیری دما از نوع تماسی (ترموکوپل) استفاده گردیده و در عمق های مختلفی از سطح پودر، توزیع دمایی ثبت شده و با استفاده از آن و همچنین روابط تعیین شده برای خواص حرارتی پودر- ضریب هدایت حرارتی و ضریب جذب پودر- این خواص حرارتی برای سه نوع فولاد تعیین شده است. در این قسمت از پژوهش، توان لیزر به قسمی تنظیم می گردد که پودر ذوب نگردد. پس از بدست آوردن توزیع دمایی از روش تجربی، به شبیه سازی فرایند انجام شده توسط نرم افزار تجاری آباکوس پرداخته و نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مورد قیاس قرار گرفته است. لازم به ذکر است که ضریب هدایت حرارتی پودر، به سبب وجود تخلخل در بستر پودر، تابع تخلخل است. لذا عموما به همین روش ضریب هدایت حرارتی تعیین می گردد. در قسمت دوم این پژوهش، از آن جا که فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر با پدیده ی تغییر فاز مواجه است، فرض می گردد که دما تا حدی بالا رود که پودر به صورت موضعی ذوب گردد. وقوع پدیده ی ذوب شدن، باعث تغییر میزان تخلخل پودر و در نتیجه تغییر ضریب هدایت حرارتی خواهد شد. لذا در این بخش، با استفاده از روش حجم محدود و استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت، پدیده ی دوفازی فرایند مورد توجه قرار گرفته و تغییرات هدایت حرارتی بررسی شده است. نکته ای که در این پژوهش حائز اهمیت است، آن است که در مدل پیشنهاد شده، ذرات پودر به صورت مجزا در نظر گرفته شده تا بتوان بدین طریق مدل را به حالت واقعی نزدیک تر نمود. در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف فرایند از قبیل سرعت حرکت لیزر، شار ورودی و ... بررسی شده است.