多材料雙通道激光熔覆過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真.pdf

1、在激光快速成型過(guò)程中，激光熔覆技術(shù)是現(xiàn)代激光加工表面強(qiáng)化處理技術(shù)中最活躍的研究熱點(diǎn)，具有加熱速度和冷卻速度快的特點(diǎn)，是改善工件表面的耐蝕、耐磨、抗氧化以及強(qiáng)度等性能的一種有效手段。激光熔覆過(guò)程中，要保證送粉的均勻性、穩(wěn)定性、可控性以及熔池和其周圍熱影響區(qū)的組織和性能，因此研究激光熔覆技術(shù)工藝過(guò)程中噴嘴內(nèi)的流場(chǎng)變化規(guī)律以及基體在熔覆過(guò)程中的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)對(duì)研究噴嘴的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及基體內(nèi)熔池的變化規(guī)律具有重要意義。
　　本文研究

2、了激光熔覆載氣式同軸送粉粉末顆粒的匯聚特性以及基體的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的分布情況。采用氣體-粉末兩相流理論以及雙通道流對(duì)載氣式同軸送粉噴嘴內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，應(yīng)用FLUENT軟件中的離散相模型計(jì)算了粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。最后對(duì)激光熔覆過(guò)程通過(guò)多物理場(chǎng)耦合程序MPCCI平臺(tái)：FLUEN T采用標(biāo)準(zhǔn)k湍流模型對(duì)噴嘴內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析；ABAQUS采用耦合溫度位移模型對(duì)基體的傳熱過(guò)程以及熱力耦合進(jìn)行了流-固-熱數(shù)值模擬。根據(jù)噴嘴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建

3、立了噴嘴的三維幾何模型，首先設(shè)置了不同大小的保護(hù)氣體速率以及不同大小的顆粒粉末流量，對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行了有限元仿真分析，分別得到了不同狀態(tài)下流場(chǎng)內(nèi)粉末顆粒質(zhì)量濃度的分布情況，其次，針對(duì)流場(chǎng)高度為20mm時(shí)，對(duì)其進(jìn)行了流-固-熱耦合計(jì)算，得到了激光熔覆過(guò)程中基體熔池內(nèi)的瞬態(tài)溫度場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng)的分布情況。分析得到以下結(jié)果：粉末顆粒在距噴嘴距離15-20mm之間具有最佳匯聚特性；在其他工藝條件不變的情況下，隨著保護(hù)氣體的增大，粉末顆粒質(zhì)量流量逐漸減小