激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟

发布时间：2017-02-21 20:50

  本文关键词：激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

《燕山大学》 2013年

激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟

赵海玲  

【摘要】：激光熔覆是在工件表面加入熔覆材料，通过高能密度激光束加热，使熔覆材料和基体表面迅速熔化，靠材料本身的导热，快速凝固为熔覆层。其工艺特点是高功率的激光束与金属粉末和基体金属交互作用产生熔池，工艺质量的好坏与熔池内冶金动力学过程密切相关。激光熔覆熔池内存在传热、传质、对流等现象，直接影响熔池的形状、气体和夹杂物的吸收、聚集和溢出、组织成分变化及其冶金物理性能。此外，熔覆层的质量也和熔池中流体流动方式密切相关，因此激光熔池中的传质、传热以及流动对熔覆层的组织和性能起决定性作用，故研究温度场和流场是激光熔覆的基础。本文采用有限元数值模拟方法，对激光熔覆熔池温度场和流场进行研究。 根据传热学、流体动力学等理论，利用UG软件建立了与真实熔覆层形貌相近的三维有限元模型，利用ANSYS有限元软件模拟了移动热源作用下单层单道激光熔覆熔池的温度场。研究了某一时刻熔池温度场的分布，熔覆过程中不同工艺参数下温度场的特点，得到了沿指定路径，温度和温度梯度的变化曲线，分析了不同工艺参数对温度场的影响，为优化激光熔覆工艺参数提供了依据。 其次采用有限体积法，利用FLUENT软件对移动热源作用下，激光熔覆熔池温度场和速度场进行数值模拟,分析了在不同表面张力温度系数下，熔池内流体的流动方式。 通过316L和SiC复合材料激光单道熔覆实验，观察熔覆后单道横截面和纵截面的宏观形貌，以及基体和熔覆层的微观组织，，跟踪SiC颗粒的分布对流场模拟结果进行说明。

【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG665
【目录】：

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