基于热-流耦合模型研究激光熔覆速度场影响机制全文替换

激光熔池内部熔体的对流状况会直接影响到熔覆层内气孔、裂纹和内部热应力等缺陷的形成，这些缺陷会显著影响熔覆层的服役行为，分析熔池内部的对流状况对控制熔覆层质量具有重要意义。通过构建激光熔覆过程的热-流耦合模型，并利用其模拟不同激光功率和送粉率下的熔覆过程，研究熔池深度和宽度，模型模拟了激光熔覆过程中工艺参数对熔池温度场及速度场的影响。结果表明：工艺参数中的激光功率、光斑半径和扫描速度的改变，均会明显影响熔池内熔体流速峰值和峰值上升速度，而送粉率对熔池速度场几乎无影响。此外，表面张力系数对熔池内熔体速度场也有影响，熔覆材料的表面张力系数为负值时，熔池内熔体从激光照射区域向两边流动，使得熔池变浅变深；而含S等活性元素的熔覆材料具有正表面张力系数，熔池内流体从熔池两边向中间流动，使熔池变深变窄；随着表面系数绝对值的增大，熔池内流体速度峰值也会随之增大。