AZ31B鎂合金表面激光熔注SiC-316L混合粒子模擬研究.pdf

1、本文通過(guò)注入SiC-316L混合顆粒的方式,對(duì)AZ31B鎂合金表面進(jìn)行激光熔注處理,利用Gambit建模軟件建立了激光熔注分析模型,用Fluent對(duì)SiC-316L混合顆粒鎂基復(fù)合涂層進(jìn)行了溫度場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)值模擬分析,并通過(guò)離散相模型模擬粒子在熔池內(nèi)的分布情況,得到結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)激光熔注溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬,通過(guò)對(duì)不同的激光功率和不同的激光掃描速度進(jìn)行模擬比較,選擇出最優(yōu)的一套工藝參數(shù)P=3000w,v=5mm/s;溫度場(chǎng)呈橢圓

2、分布;類似于彗星狀。
　　(2)根據(jù)熔池上表面和橫截面的形貌圖,可以看出熔池的熔深、熔寬及熔長(zhǎng)的大小,與激光功率大小成正比,與激光掃描速度成反比;通過(guò)熔池中心點(diǎn)的溫度曲線圖,可以估算出在工藝參數(shù)P=1800w,v=5mm/s,工藝參數(shù)P=2500w,v=5mm/s和工藝參數(shù)P=3000w,v=5mm/s下的熔池存在時(shí)間分別為0.8s、1.1s和1.5s。
　　(3)對(duì)不同工藝參數(shù)下的激光熔注熔池的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了模擬。隨著

3、激光功率的增加,熔池的最高流速和最低流速增加,并且最高流速與最低流速的差值也隨之增加。這是因?yàn)榧す夤β试黾?基體單位面積吸收的熱量也就增加,熔池內(nèi)的溫度梯度的也會(huì)增加,表面張力增大,從而致使液體流動(dòng)速度的增加,也導(dǎo)致了液體最高流速與最低流速之差的增加;熔池的最高流速和最低流速以及二者的差值與激光掃描速度成反比;
　　(4)一般表面張力溫度系數(shù)為負(fù)值,即液態(tài)金屬表面張力隨著溫度的升高反而降低,,因此激光熔注熔池的表面張力分布從熔池中

4、心向周圍逐漸增加,但由于熔池內(nèi)溫度分布不是對(duì)稱的,熔池前端溫度逐漸降低,熔池尾端溫度逐漸升高,依據(jù)溫度高的區(qū)域表面張力小,所以最后熔池形成了兩個(gè)大小不一的漩渦,左邊大,右邊小。
　　(5) SiC-316L混合顆粒能夠注入熔池條件分析。依據(jù)公式計(jì)算出SiC-316L混合顆粒注入熔池所需的最小速度vr為0.94m/s;通過(guò)計(jì)算得出送粉載氣速度為53.7～70.7 m/s,通過(guò)計(jì)算得出顆粒抵達(dá)熔池的速度vp為3.26～5.84 m/s

5、;液態(tài)金屬的粘度與溫度程函數(shù)關(guān)系,最后計(jì)算出常數(shù)C的值為1.654 cP。
　　(6)在液態(tài)金屬熔池的尾端以不同角度注入SiC-316L混合顆粒,計(jì)算SiC-316L混合顆粒軌跡,分別以vr=3.12m/s和vr=5.24m/s的速度將SiC-316L混合顆粒送入液態(tài)金屬熔池,模擬計(jì)算出顆粒在熔池內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。最后可得知,在入射角相同的情況下,初速度越大,顆粒的軌跡越長(zhǎng);以50°角注入的軌跡要比30°角的陡峭,而且粒子更易下沉至底