基于钛丝高频感应熔化气雾化制粉工艺的熔化数值模拟及实验研究

采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了增材制造用钛粉的新型制备工艺——钛丝高频感应熔化气雾化技术(wire induction heating gas atomization,WIGA)的钛丝感应熔化部分.数值模拟得到了钛丝感应熔化模型的最优参数:感应线圈的夹角为90°;电源输出频率为450 kHz;线圈最优单匝直径为8 mm.钛丝直径选定为4mm,形成长度为15mm金属液流的临界送丝速度为45 mm/s.在此条件下,金属液产生350±50℃过热度时电源的临界输出功率为34 kW.建立氩气保护氛围的钛丝感应熔化实验装置,通过实验研究得到TC4钛丝形成长度为15 mm液流的临界送丝速度为50 mm/s,实验值与模拟值误差为10.0％.在此条件下,熔体产生350±50℃过热度时,电源的临界输出功率为38 kW,实验值与模拟值误差为10.5％.实验结果与模拟结果相互验证,得到了钛丝熔化的工程应用数据.