不同工作模式下激光熔化沉积过程熔池演变数值研究

作者：刘伟嵬^*; 王怡文; 王灏; 唐梓珏; 张昭

来源：大连理工大学学报, 2021, 61(04): 344-354.

• 激光熔化沉积
• 脉冲激光
• 熔池演变
• 表面波动
• 数值模拟

激光熔化沉积工艺中有连续波(continuous-wave, CW)和脉冲波(pulse-wave, PW)两种激光模式.基于Fluent针对熔池瞬态运动和传热传质建立了三维对称数值模型,通过求解VOF(volume of fluid)连续方程追踪沉积层自由表面,分析了不同激光工作模式下熔池的演变过程及上表面波动规律,对熔池尺寸及最大流速、最高温度进行了对比.结果表明:所得模拟结果和实验结果吻合良好.两种激光模式下熔池上表面中部都会经历凹陷-凸起的波动过程,CW模式熔池内部流速变化相比PW模式平稳,后期熔池内部流动呈准稳态,而PW模式下会重复经历熔池形成过程.PW模式下熔池内部最大流速、最高温度呈周期性变化;同时脉冲激光增大了熔池上表面的波动,其上表面波动幅度接近CW模式的1.8倍,而熔池的较大波动可以较好地平衡未熔化的熔渣颗粒.

• 单位
  大连理工大学