送粉式激光熔覆中瞬态温度场与几何形貌的三维数值模拟

针对送粉式激光熔覆的特点,基于生死单元法建立了一种可以同时计算瞬态温度场及熔覆层几何形貌的三维数值模型,模型中考虑了送粉过程中激光能量的衰减和粉末颗粒的温升。基于该模型对送粉式激光熔覆过程中的温度场分布和几何形貌特点进行了分析。结果表明,在熔覆开始较短时间后,工件的瞬态温度分布与熔覆层几何形貌基本保持稳定。进行了不同送粉速率下的送粉式激光熔覆试验,对比了熔覆层横截面几何形貌的试验结果和计算结果,熔覆层表面轮廓线与试验结果基本保持一致,熔覆层的宽度、高度和熔深与试验结果基本吻合,说明了所建立的激光熔覆层几何形貌计算模型的有效性和可靠性。