選択的レーザー溶融における溶融プールの異なる状態に対するレーザー走査速度の影響：シミュレーションと実験

数値シミュレーションと実験テストを用いて、選択的レーザー溶融（SLM）中の溶融プールの温度および速度場が調査されました。この際、レーザー走査速度は2.5 m/sから0.3 m/sの範囲で使用されました。単一トラックおよび部品サンプルに対する実験が検証のために実施されました。三種類の溶融プールの状態が確認され調査されました：不安定状態、遷移状態および安定状態です。不安定状態は多数のボーリング欠陥によって特徴付けられ、体積密度は著しく悪化します。遷移状態は溶融速度が比較的低い遷移領域によって特徴付けられ、溶融プールはネッキング欠陥に対して脆弱です。くぼみのある溶融プールは安定状態として特定されます。小さなくぼみは単一トラックの表面品質と体積密度を改善するのに有利ですが、過剰なエネルギー入力はくぼみをキーholeに変換します。さらに、体積密度がピークに達する走査速度の閾値が見つかりました。閾値を超えると、密度は速度が増加するにつれて継続的に減少しました。ただし、速度が閾値未満の場合、密度はわずかに1.5%減少しました。この異常は、反動圧によって誘発された残留孔に起因します。