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不同工作模式下激光熔化沉积过程熔池演变数值研究
引用本文:刘伟嵬,王怡文,王灏,唐梓珏,张昭.不同工作模式下激光熔化沉积过程熔池演变数值研究[J].大连理工大学学报,2021,61(4):344-354.
作者姓名:刘伟嵬  王怡文  王灏  唐梓珏  张昭
作者单位:大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学工程力学系,辽宁大连 116024
基金项目:辽宁省自然科学基金联合基金资助项目(20180520020);大连市科技创新基金资助项目(2020JJ26GX040);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUT20JC19).
摘    要:激光熔化沉积工艺中有连续波(continuous-wave,CW)和脉冲波(pulse-wave,PW)两种激光模式.基于Fluent针对熔池瞬态运动和传热传质建立了三维对称数值模型,通过求解VOF(volume of fluid)连续方程追踪沉积层自由表面,分析了不同激光工作模式下熔池的演变过程及上表面波动规律,对熔池尺寸及最大流速、最高温度进行了对比.结果表明:所得模拟结果和实验结果吻合良好.两种激光模式下熔池上表面中部都会经历凹陷-凸起的波动过程,CW模式熔池内部流速变化相比PW模式平稳,后期熔池内部流动呈准稳态,而PW模式下会重复经历熔池形成过程.PW模式下熔池内部最大流速、最高温度呈周期性变化;同时脉冲激光增大了熔池上表面的波动,其上表面波动幅度接近CW模式的1.8倍,而熔池的较大波动可以较好地平衡未熔化的熔渣颗粒.

关 键 词:激光熔化沉积  脉冲激光  熔池演变  表面波动  数值模拟

Numerical study of evolution of molten pool in laser melting deposition process under different working modes
LIU Weiwei,WANG Yiwen,WANG Hao,TANG Zijue,ZHANG Zhao.Numerical study of evolution of molten pool in laser melting deposition process under different working modes[J].Journal of Dalian University of Technology,2021,61(4):344-354.
Authors:LIU Weiwei  WANG Yiwen  WANG Hao  TANG Zijue  ZHANG Zhao
Abstract:
Keywords:
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