南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 211816
收稿日期:2020-07-01修回日期:2020-09-09出版日期:2020-11-22发布日期:2020-11-20通讯作者:南文光基金资助:颗粒形状对颗粒物质流变特性的影响机制研究Investigation on the spreading dynamics of metal powder based on discrete element method
Wenguang NAN*, Yiqing GUSchool of Mechanical and Power Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, Jiangsu 211816, China
Received:2020-07-01Revised:2020-09-09Online:2020-11-22Published:2020-11-20摘要/Abstract
摘要： 增材制造技术在航空航天、医疗技术及运输和能源中的应用得到快速增长，其常用方式之一是基于粉末加工。该技术主要瓶颈之一往往与铺粉过程形成的粉层质量有关，颗粒动力学机制尚不清楚，且受铺粉装置的类型和颗粒的黏附性影响很大。本工作基于实验测量和表征的单个颗粒的真实物理和力学参数，采用离散元方法对增材制造常用气雾化金属粉末的铺粉过程进行了数值模拟分析，比较了刮刀和辊子两种铺粉装置中粉堆内颗粒速度和轨迹及最终铺粉层的质量，并分析了这些参数对颗粒黏附表面能的敏感程度。结果表明，相比于刮刀铺粉，在辊子铺粉过程中，由于辊子旋转运动的作用，粉堆内部存在多条拱形速度带和颗粒对流，且在形成铺粉层之前，颗粒需要经历爬坡上升和下坡滑落两个过程，运动轨迹更长。另外，两种铺粉装置中铺粉层颗粒总体积均随颗粒表面能的增加而降低，但与刮刀铺粉相比，辊子铺粉中铺粉层颗粒总体积小，且对颗粒表面能更加敏感。铺粉装置类型和颗粒黏附性对铺粉层质量的影响可以归因为铺粉层的形成机制，即颗粒从粉堆中进入铺粉间隙的难易程度及铺粉间隙中刮刀或辊子对颗粒的拖曳作用。
引用本文
南文光 顾益青. 基于离散元方法的金属粉末铺粉动力学研究[J]. 过程工程学报, 2020, 20(11): 1313-1320.
Wenguang NAN Yiqing GU. Investigation on the spreading dynamics of metal powder based on discrete element method[J]. Chin. J. Process Eng., 2020, 20(11): 1313-1320.
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