金属学报

作者：任松, 吴家柱, 张屹, 张大斌, 曹阳, 尹存宏

单位：1 贵州大学 机械工程学院 贵阳 550025；2 湖南大学 机械与运载工程学院 长沙 410082

关键词：激光定向能量沉积,空域形态,316L不锈钢,热输运,数值模拟,

基金：国家自然科学基金项目(51975205);贵州省科学技术基金项目([2021]265);贵州省科学技术基金项目([2023]017);贵州大学自然科学基金项目((2021)15);贵州大学研究生创新人才计划项目(202203)

激光整形是调控微观结构以改善增材制件性能的重要手段，但是激光整形定向能量沉积过程中的基本热输运行为仍需阐明。本工作建立了激光定向能量沉积三维热输运模型，对比研究了Gaussian形态(GP)、超Gaussian形态(SGP1、SGP2)和完全平顶形态(FTP) 4种激光束空域形态对316L不锈钢熔池传热和流体流动特征的影响。结果表明：GP、SGP1、SGP2和FTP下熔池的峰值温度依次降低，凝固界面上的温度梯度从熔池顶部到熔池底部逐渐上升；凝固界面的温度梯度与其到熔池表面光束中心的距离负相关，与凝固界面的法方向和激光扫描方向的夹角正相关；在GP、SGP1、SGP2和FTP作用下，靠近熔池后部的相同凝固界面处的温度梯度依次增大，但熔池底部的温度梯度却依次减小，熔池的平均流速依次减小；4种激光束空域形态下的熔池流动由Marangoni剪切应力主导，传热由Marangoni对流传热和热传导共同主导。

来源：2024年第12期

《金属学报》期刊编辑部

查看金属学报杂志2024年第12期