ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.79, 004.942
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-150-155
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Аддитивные технологии широко используются в различных отраслях и являются неотъемлемой частью современной промышленности. Благодаря математическому моделированию процессов теплопереноса и фазовых превращений выступают важнейшим инструментом для изучения и описания особенностей различных режимов лазерного воздействия на материал. Использование аддитивных технологий позволяет достигать высокой точности и эффективности при обработке материала в условиях высоких температур. Но в большинстве случаев результаты математического моделирования основаны на рассмотрении гладких и геометрически правильных образцов, что не всегда выдерживается на практике. Поэтому возникает необходимость в исследовании особенностей физико-химических процессов, проходящих внутри ванны расплава на образцах, содержащих трещины или неровности. Цель работы. Расширить представление об особенностях физико-химических процессов, проходящих внутри ванны расплава на пористых образцах и установить аналитическую зависимость между площадью расплавленного материала в продольном сечении трещины и размерами трещины (шириной и глубиной). Используемые методы. Методы математической статистики, математического моделирования в программном комплексе COMSOL Multiphysic, численные методы. Новизна. Построена аналитическая зависимость между площадью материала, расплавленного под действием одиночного лазерного импульса в продольном сечении трещины, и геометрическими характеристиками трещины. Результат. На основе результатов численного моделирования построено множественное уравнение линейной регрессии, которое отражает аналитическую зависимость между площадью расплавленного материала в продельном сечении трещины при воздействии одиночного лазерного импульса и геометрическими характеристиками трещины. Для найденного уравнения аппроксимации получена оценка качества и приведено статистическое обоснование с уровнем значимости 95%. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в качестве основы для модернизации процесса зачеканки трещин их инъектирования и процесса уменьшения глубины пористости без добавления сторонних материалов.
Ключевые слова
математическое моделирование, селективное лазерное сплавление, лазерный импульс, тепловое поле, площадь проплавления, теплоперенос
Для цитирования
Глчян Н.Ш., Лосев А.С. Оценка площади материала, расплавленного под действием одиночного лазерного импульса в продольном сечении трещины // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 150-155. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-3-150-155
1. Аддитивные технологии. Материалы и технологические процессы / Рудской В.К. [и др.]. СПб.: Политех-Пресс, 2021. 515 с.
2. Mukherjee T., DebRoy T. Theory and Practice of Additive Manufacturing 1st Edition, Wiley, 2023.
3. Review on laser directed energy deposited aluminum alloys / Liu T.S., Chen P., et al. // Int. J. Extrem. Manuf. 2024, vol. 6, no. 2, 022004.
4. A review of multi-scale and multi-physics simulations of metal additive manufacturing processes with focus on modelling strategies / Bayat M., Dong W., Thorborg J., To A. C., Hattel J. H. // Additive Manufacturing, 2021, 47, 102278.
5. Yu T., Zhao J. Quantitative simulation of selective laser melting of metals enabled by new high-fidelity multiphase, multiphysics computational tool // Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 2022, 399, 115422.
6. Russell M.A., Souto-Iglesias A., Zohdi T.I. Numerical simulation of Laser Fusion Additive Manufacturing processes using the SPH method // Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 2018, 341, 163-187.
7. Yua J., Lin X., Wang J. Mechanics and energy analysis on molten pool spreading during laser solid forming // Applied Surface Scince, 2010, 256, 4612-4620.
8. Samant A.N., Dahotre N.B. Laser machining of structural ceramics – a review // J. Eur. Ceram. Soc. 2009, vol. 29, no. 6, pp. 969-993.
9. One-dimensional multipulse laser machining of structural alumina: Evolution of surface topography / Vora H.D., Santhanakrishnan S., Harimkar S.P., Boetcher S.K.S., Dahotre N.B. // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2013, 68, 69–83.
10. Гордеев Г.А. Моделирование теплофизических процессов в порошках металлов при селективном лазерном плавлении: дис. … канд. физ.-мат. наук. Ижевск, 2020. 189 с.
11. COMSOL Documentation [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://localhost:8090/docserver/#!/com.comsol.help.comsol/helpdesk/helpdesk.html. Заглавие с экрана.