Mechanism and quantification of melt pool morphology evolution in single-track fabrication by laser directed energy deposition
Notice bibliographique
Résumé
By enabling the fabrication of complex, customized geometries, laser directed energy deposition (LDED) has emerged as a powerful technique for producing thin-wall structures widely employed in the aerospace sector. Achieving high-dimensional accuracy and geometric uniformity in these structures relies on optimizing the quality of single-layer melt tracks, which is governed by the evolution of the melt pool during deposition. Key processing parameters, including laser power ( P ), scan speed ( v ), and powder feeding rate ( f ), directly affect the static geometry and dynamic fluctuations of the melt pool. In this study, we develop a computational fluid dynamics-based simulation to investigate the longitudinal evolution of melt pool morphology during the formation of SS316L single tracks, focusing on laser activation, steady-state, and deactivation stages. The melt pool expands and tilts during laser activation due to thermal imbalance, exhibits surface fluctuations in a flat → bulge → wave pattern during the steady state, and contracts centripetally as solidification progresses during deactivation. An in situ high-speed infrared imaging system is integrated into the LDED setup for real-time monitoring of the melt pool. High-throughput experiments spanning 360 P - v - f combinations are conducted and automatically analyzed to quantify static features and dynamic fluctuations of the melt pool. Based on these results, a quality metric for melt tracks is proposed to identify optimal processing windows, which are experimentally verified through the fabrication of thin-wall samples with improved dimensional fidelity and geometric uniformity. The findings of this work provide critical insights into melt pool dynamics and offer a systematic approach for the optimization of processing parameters in LDED.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».