中空激光光内送粉熔覆技术的熔池流场与温度场模拟.pdf

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1、《电加工与模具)2013年第6期设计·研究中空激光光内送粉熔覆技术的熔池流场与温度场模拟田美玲，石世宏，傅戈雁。石皋莲(苏州大学机电工程学院，江苏苏州215021)摘要：基于中空激光光内同轴送粉的激光快速成形工艺．对光粉耦合原理进行了分析。光内同轴送粉成形过程中，粉流稳定易控，光粉耦合性好。且金属粉末的有效利用率远高于传统光外送粉工艺。通过改变占空比和离焦量，得出两者分别对能量分布密度的影响。为工艺试验参数的选择提供依据。运用ANSYS有限元分析软件，对环形中空激光熔池三维流场和温度场进行了分析。环形中空光内熔池具有两对四环对流特点。随着熔覆层高度的增加。基板和熔池的温度会越来越高：激光

2、束在基板和熔覆层表面经过的距离越长，温度场也发生明显变化，时间越长，温度越高。关键词：中空激光；光内送粉；能量分布；流场；温度场中图分类号：TG669文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)06—0062—05SimulationofFlowandTemperatureFieldoftheMoltenPoolofHollowInside-laserCoaxialPowderFeedingCladdingTianMeiling，ShiShihong，FuGeyan，ShiGaolian(SoochowUniversity，Suzhou215021，China)Abstract

3、：Thecouplingprincipleoflaserbeamandpowderisanalyzedbasedonlaserrapidprototypingtechnologyofthehollowcoaxialpowderfeeding．Intheformingprocessofinside—lasercoaxialpowderfeeding，thepowderflowisstableandeasytocontrol，andthecouplingoflaserbeamandpowderisgood．Besides，theeffectiveutilizationofthemetalpo

4、wderismuchhigherthanconventionalpowderfeedingcladdingprocess．Bychangingthedutycycleandthedefocusamount，,theirinfluenceOiltheenergydistributiondensitywasobtainedrespectively，anditprovidedabasistothechoiceoftestparametersintheprocess．Thearticlealsomadesimulationofflowfieldandtemperaturefieldofthemo

5、ltenpoolusingthefiniteelementanalysissoftwareANSYS．Themoltenpoolofringhollowlaserbeamhasthefeatureoftwopairsoftetracyclicconvection．Astheheightoflasercladdinglayersincreases，thetemperatureofthesubstrateandthemoltenpoolbecomeshigherandhigher．Asthedistanceofthelaserbeamrunningalongthesubstrateandth

6、ecladdinglayersbecomeslongerandlonger，thetemperaturefieldofthepoolchangessignificantly．Andastimegoes，thetemperaturebecomesmuchhigher．Keywords：hollowlaserbeam：inside—lasercoaxialpowderfeeding；energydistribution；flowfield；temperaturefield激光熔覆快速成形技术(LaserCladdingfor加工领域的研究前沿之一。它将现有的快速成形技RapidManufac

7、turing，LCRM)是目前国际激光材料术从非金属的模型推进到各种金属和高温合金零件直接成形的新高度，是快速成形技术与激光材料收稿日期：2013—09—30加工技术的集成。大量文献表明，激光熔覆成形伴基金项目：国家自然科学基金资助项目(61078019)；苏州市应用基随有传热、辐射、对流、结晶等一系列的物理变化过础研究汁划资助项目(SYG201203)第一作者简介：田美玲，女．1988年生．硕士研究生。程．这些过程很大惺度上取决于