送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟

摘要

提出了一种送粉激光熔覆中熔覆层表面形状及厚度的计算模型。将熔覆过程中固相区、两相区和液相区作为一连续介质,用非稳态固液相变统一模型来描述其流场与温度场,并采用固定网格移动坐标来处理带移动热源的流动与传热问题。能量方程用显焓表示,有关潜热的非稳态项与对流项均做为其源项处理。用Lambert-Beer定理和米氏理论计算粉末流与激光光束的相互作用,使模拟适用于送粉浓度较大的情形。数值模拟程序是在流体动力学软件PHOENICS基础上,通过添加源项、边界条件、熔覆层轨迹计算以及激光束和粉末流相互作用等相应模块实现。对钢基底上熔覆钴基合金Stellite6进行模拟所得到的计算结果与实验结果基本一致。