同軸送粉激光熔覆的粉末熔化過程建模與仿真

編號(hào)：FTJS106613

篇名：同軸送粉激光熔覆的粉末熔化過程建模與仿真

作者：朱明 嚴(yán)瀚林 張宗智 楊騫 石玗 樊丁

關(guān)鍵詞： 同軸送粉 激光熔覆 熱交互行為 建模

機(jī)構(gòu)： 蘭州理工大學(xué) 蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

摘要： 同軸送粉激光熔覆中,粉末與激光的交互作用會(huì)直接影響熔覆成形的精度與質(zhì)量,紅外攝像無法直接獲得激光內(nèi)粉末的熔化行為,因此通過分析粉末對(duì)熱量的吸收情況,使用高速攝像系統(tǒng)采集粉末熔化的動(dòng)態(tài)行為,并建立粉末熔化過程的動(dòng)態(tài)解析模型,通過仿真分析激光功率對(duì)不同熔化階段的影響,及粉末進(jìn)入熔池時(shí)的溫度特征.結(jié)果表明,高速攝像系統(tǒng)采集粉末在激光中的動(dòng)態(tài)熔化行為中存在“固態(tài)→固液兩相態(tài)→液態(tài)”3個(gè)典型熔化特征階段,粉末熔化動(dòng)態(tài)行為可以使用數(shù)學(xué)解析模型解析,而不同階段的熱物理行為具有粉末與激光熱交互作用的動(dòng)態(tài)解析模型,分析了激光功率、離焦量、載粉氣流量對(duì)粉末熔化行為的影響,同時(shí)通過仿真分析不同激光功率對(duì)各個(gè)特征階段持續(xù)時(shí)間的影響,預(yù)測(cè)粉末顆粒到達(dá)基材的溫度分布,發(fā)現(xiàn)激光功率從100 W增加至1 500 W時(shí),粉末進(jìn)入熔池的溫度呈非線性變化,溫度從750℃增加至3 250℃。