金属热处理

作者：杜茂华, 张振新, 毕贵军, 曹立超

单位：1.昆明理工大学 机电工程学院, 云南 昆明 650504; ；2.广东省科学院智能制造研究所, 广东 广州 510070; ；3.广东中科德弗激光科技有限公司, 广东 佛山 528000

关键词：激光熔覆,420不锈钢粉末,热流耦合,Marangoni效应,硬度

基金：佛山市科技创新团队项目(FS0AA-KJ919-4402-0101);广东省科学院发展专项资金(2022GDASZH-2022010107, 2022GDASZH-2022010108)

研究主要工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)对激光熔覆420不锈钢过程中熔池温度和单道熔覆层几何尺寸的影响,以及熔覆层不同位置处温度、温度梯度、流速的变化规律。建立了在Q235碳钢基板上激光熔覆420不锈钢粉末的热流耦合三维瞬态数值模型,模拟激光熔覆的成形过程;考虑了熔池内的浮力、Darcy阻力以及表面张力驱动的Marangoni效应,采用表观热容法考虑材料的相变潜热,任意拉格朗日欧拉法(ALE)用于追踪熔池的自由表面和模拟熔池的生长。结果表明,熔池温度随着激光功率和送粉速率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小。对熔覆层宽度影响最大的工艺参数是激光功率,激光功率从800 W增加到1000 W,熔覆层宽度增加了175.4051 μm;对熔覆层高度和深度影响最大的均是送粉速率,送粉速率从1.49 g/min增加到3.17 g/min,熔覆层高度增加了309.8188 μm,熔覆层深度减小了152.0495 μm。不同的激光熔覆工艺参数下,从熔覆层顶部到底部硬度均不断减小。经试验验证,该模型能够准确预测不同工艺参数的激光熔覆过程。

来源：2024年第8期

《金属热处理》期刊编辑部

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