QT600球墨铸铁激光熔覆数值模拟与实验研究

作者：许彦; 李昌^*; 贾腾辉; 陈馨雪; 韩兴

来源：表面技术, 2022, 51(07): 377-387.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.07.038

• 激光熔覆
• 球墨铸铁
• 多场耦合
• Marangoni效应

目的 揭示QT600球墨铸铁激光熔覆动态演化过程的机理，为球墨铸铁熔覆过程中拓宽熔覆材料范围、优化工艺参数、改进熔覆质量提供理论依据。方法 同时考虑移动高斯热源、材料物性参数温变影响、熔池表面张力和浮力对熔融态金属流动的Marangoni效应等因素，建立球墨铸铁激光熔覆多场耦合三维数值模型。通过QT600球墨铸铁激光熔覆实验，利用Zeiss-SIGMA HD场发射SEM观察熔覆层的形貌及显微组织，采用QNESS-Q10M硬度仪测试熔覆层和基体显微硬度。结果 在光源中心形成了“椭球”状热影响区，沿激光扫描方向温度明显呈单峰分布，且周期性前移，流速在1 s时达到0.24 m/s，前半部熔池呈顺时针环流，后半部熔池呈逆时针环流，在活性元素影响下将导致熔池环流发生逆转。受温度梯度的影响，光斑后方呈收缩状应力带。数值模拟熔覆层形貌与实验一致，显微组织形态符合快速凝固原理的变化规律，验证了模型的有效性，熔覆层硬度明显高于基体，约为基体的1.6倍。结论 数值模拟揭示了温度场、流场、塑性应力场瞬态演变规律，实验表明激光熔覆IN625合金粉末可有效改善球墨铸铁件的表面质量，提高其力学性能。

• 单位
  辽宁科技大学; 自动化学院