不同热质输入条件下的高温金属熔池特征

陈茹 [1], 赵尧 [1],
[1] 中国科学院力学研究所
Publié en 2017

激光沉积是激光增材制造的一种,激光照射靶材表面,同时合金粉末同步送入工件表面,激光与粉末相互作用,并在基体表面形成金属熔池,随着热源和粉末流的相对移动,熔池快速冷却,形成沉积道。该快速熔凝过程复杂,涉及传热(热传导与热对流)、流动、相变、质量添加、多组分传质、自由表面移动等。

本算例使用了传热模块、流动模块和组分传输模块,研究激光增材制造过程中的高温金属熔池的温度场、速度场和浓度场。分析表面张力、重力、等对熔池形成的影响;引入液相分数描述固液糊状区,在动量方程和能量方程中添加源项建立固液混合区的控制方程;采用动网格技术(ALE)实现移动自由界面;可添加组分传输模块研究特定成分在熔池中的扩散过程。

热量输入、质量添加和散热条件直接影响熔池的形貌特征和内部流动特征。着重分析了不同的热量分布及质量分布对熔池特征量的影响。比较了高斯分布、宽带分布(长宽比5:1)和线分布(长宽比50:1)的热量热质输入条件下熔池形貌、温度梯度、流动特征等所呈现的不同特征。

Téléchargement