科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
目的 为了提高激光内送粉变姿态熔覆层成形质量，对变姿态熔覆时非水平熔池流场随基板倾斜角的演变规律进行研究。方法 首先利用FLUENT软件中离散相模型对喷嘴流场进行了模拟，获取粉末频次的分布规律。其次采用流体体积法耦合熔化/凝固模型对熔池流场进行了计算。通过施加质量源项引入同步送粉，施加能量源项模拟激光热输入，选取姿态角为30°、60°和90°进行计算，对熔池流场及熔覆层界面进行追踪分析。最后，基于激光内送粉熔覆工艺进行了实验测定。结果 发现粉斑内粉末量呈“中间均匀，两端密集”的分布规律；熔池流动为“双环流”分布特征，但流动方向受重力影响产生偏转。取三种姿态角计算时间同为0.3s时，熔池中心处流体的偏转角分别为2°、4°和6°。并且随着倾斜角增大，熔覆层高度分别增加了0.28%、0.83%和1.45%；熔覆层宽度减小了1.19%、1.28%和1.73%；熔覆层顶点偏移量增大到48.08μm、86.54μm和105.76μm。最后结合实验测定，数值计算与实验结果一致。结论 Marangoni应力使得激光内送粉熔覆熔池流体产生由中心向边界流动的“双环流”分布特征；非水平熔池流动方向受重力影响产生偏转；随着基板倾斜角增大，熔覆层截面高度增加、宽度降低、顶点偏移量增加。为提高不便摆平非水平基面的激光内送粉变姿态熔覆再制造成形质量提供指导。
-
单位机电工程学院; 苏州大学
