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A simplified model for numerical simulation of laser metal deposition process with beam oscillation

  • A model of laser metal deposition with beam oscillation has been developed. The proposed model consists of two coupled sub-models calculating the heat transfer in the deposited part and the free surface of the molten pool, respectively. The heat transfer simulation of the deposited part solves a three-dimensional quasi-stationary heat conduction problem. The free surface of the molten pool are determined by solving the Laplace-Young equation. The developed model enables the layer-by-layer prediction of the shape of the deposited part and the resulting temperature field. It is shown that for an oscillation amplitude equal to the beam radius the peak value of the heat flux decreases by about 53% and 73% in the case of lateral oscillation and circular oscillation, respectively. Lateral oscillating laser beam results in a higher penetration depth due to the higher thermal efficiency. The amplitude of the laser beam oscillation effects the shape of the deposited wall and the depositionA model of laser metal deposition with beam oscillation has been developed. The proposed model consists of two coupled sub-models calculating the heat transfer in the deposited part and the free surface of the molten pool, respectively. The heat transfer simulation of the deposited part solves a three-dimensional quasi-stationary heat conduction problem. The free surface of the molten pool are determined by solving the Laplace-Young equation. The developed model enables the layer-by-layer prediction of the shape of the deposited part and the resulting temperature field. It is shown that for an oscillation amplitude equal to the beam radius the peak value of the heat flux decreases by about 53% and 73% in the case of lateral oscillation and circular oscillation, respectively. Lateral oscillating laser beam results in a higher penetration depth due to the higher thermal efficiency. The amplitude of the laser beam oscillation effects the shape of the deposited wall and the deposition rate. A good correlation between the numerically calculated and experimentally observed results is obtained.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Sergei Ivanov, Antoni ArtinovORCiD, Ekaterina Valdaytseva, Stanislav Stankevich, Gleb Andreevich
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of physics: Conference series
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:IOP Publ.
Verlagsort:Bristol
Jahrgang/Band:1109
Erste Seite:012006, 1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Beam oscillation; Laser metal deposition; Numerical modelling
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.1088/1742-6596/1109/1/012006
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-467081
ISSN:1742-6588
ISSN:1742-6596
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:23.11.2018
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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