冻结陶瓷浆料激光扫描切割深度仿真与实验研究

基于冻结浆料的分层实体制造方法在多孔陶瓷3D打印领域具有应用潜力。为了研究冻结陶瓷浆料的激光切割过程，建立了CO2激光面热源热传导数学模型，采用COMSOL有限元仿真模拟激光扫描加热过程，以纯冰为理想材料，结合实验研究建立激光切割深度数学模型。结果表明，冻结陶瓷浆料的激光切割过程与传统非金属材料相似，“V”字形的气化切割区深度随激光能量密度的增大而增大；由于陶瓷颗粒的吸热和散射作用，在冻结陶瓷浆料切割区下方存在热影响过渡区，实际切割深度与纯冰激光切割理论深度存在差异，在理论模型中引入材料特性相关修正系数后可较好地符合实际切割规律，为冻结陶瓷浆料激光切割工艺参数选择提供了参考。