【摘 要】
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激光熔覆是一种具有良好应用前景的表面处理技术。它是表面改性和快速成形的一种重要方法,引起了越来越多的关注。由于激光熔覆熔池尺寸较小,温度极高,包含了极为复杂的热物
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激光熔覆是一种具有良好应用前景的表面处理技术。它是表面改性和快速成形的一种重要方法,引起了越来越多的关注。由于激光熔覆熔池尺寸较小,温度极高,包含了极为复杂的热物理过程和微观组织结构的生成等过程,还涉及潜热作用,快速凝固过程等问题,用实验方法来测量熔池中液体的温度分布是非常困难的。因此,采用数值模拟对激光熔覆的温度场进行研究的方法一直受到国内外专家学者的重视。本文研究的主要内容有:1.在熔覆层厚度相对较薄的情况下,激光热源穿透性的影响可以忽略,采用高斯热源模型来处理多道搭接的熔覆过程是比较合适的。本论文中的熔覆层厚度为1.01 mm,选择高斯热源模型作为激光的热源模型是比较合适的。2.利用ANSYS中的单元生死法实现了送粉式熔覆过程中的动态送粉过程,在熔覆层单元面上添加了一层SURF152表面热效应单元,并在其上面施加一定大小的热流密度来考虑空气的对流系数。3.通过模拟计算得到熔覆过程中的温度场分布情况。经分析表明:熔覆层的始端和末端的温度非常高,造成了覆层始端和末端出现局部高温的现象。这种在各道熔覆层的始端和末端出现局部高温的现象,称为端部效应。4.通常解决端部效应的问题有两种方案:一种是外接材料;另外一种是预留方案。采用相同的工艺条件和几何模型,对熔覆过程进行了对比性的数值模拟。经过两次模拟结果的对比,发现预留方案较好的解决了端部效应所带来的不良影响。5.通过相应的激光熔覆实验较好的验证了模拟的可靠性。
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