AZ31B鎂合金表面激光熔注SiC-316L混合粒子模擬研究.pdf

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

2、分布;類似于彗星狀。
　　(2)根據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;通過熔池中心點的溫度曲線圖,可以估算出在工藝參數P=1800w,v=5mm/s,工藝參數P=2500w,v=5mm/s和工藝參數P=3000w,v=5mm/s下的熔池存在時間分別為0.8s、1.1s和1.5s。
　　(3)對不同工藝參數下的激光熔注熔池的流場運動規(guī)律進行了模擬。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。這是因為激光功率增加,基體單位面積吸收的熱量也就增加,熔池內的溫度梯度的也會增加,表面張力增大,從而致使液體流動速度的增加,也導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為負值,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,但由于熔池內溫度分布不是對稱的,熔池前端溫度逐漸降低,熔池尾端溫度逐漸升高,依據溫度高的區(qū)域表面張力小,所以最后熔池形成了兩個大小不一的漩渦,左邊大,右邊小。
　　(5) SiC-316L混合顆粒能夠注入熔池條件分析。依據公式計算出SiC-316L混合顆粒注入熔池所需的最小速度vr為0.94m/s;通過計算得出送粉載氣速度為53.7～70.7 m/s,通過計算得出顆粒抵達熔池的速度vp為3.26～5.84 m/s

5、;液態(tài)金屬的粘度與溫度程函數關系,最后計算出常數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,模擬計算出顆粒在熔池內的運動軌跡。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;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