激光熔覆产生的熔池温度与对流分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.10.010

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (10): 1427-1431.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.10.010

激光熔覆产生的熔池温度与对流分析

宋博学，于天彪，姜兴宇，郗文超

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2020-04-13 修回日期:2020-04-13 出版日期:2020-10-15 发布日期:2020-10-20
通讯作者: 宋博学
作者简介:宋博学(1991-)，男，辽宁抚顺人，东北大学博士研究生; 于天彪(1968-)，男，吉林榆树人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家工信部绿色制造系统集成项目(201675514).

Analysis of Molten Pool Temperatures and Convection Caused by Laser Cladding

SONG Bo-xue， YU Tian-biao， JIANG Xing-yu， XI Wen-chao

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2020-04-13 Revised:2020-04-13 Online:2020-10-15 Published:2020-10-20
Contact: SONG Bo-xue
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摘要/Abstract

摘要： 由激光熔覆产生的熔池的内部存在复杂的传热与传质过程.鉴于熔池的尺度微小以至于难以对其进行实时监控，构建了一个激光熔覆数值模型，对熔池内部的温度分布与对流模式进行了仿真分析.结果表明:熔池的温度梯度非常高，且熔池底部延伸至基体的部分由于高温发生再奥氏体化.熔池内的流体流动主要由Marangoni运动驱动，且熔池内的对流形式为环形对流，最高流速达到0.1m/s.研究结果能够为熔覆层的成型过程及合金粉末在熔池内的传输过程提供理论依据.

关键词: 激光熔覆, 熔池, 温度, Marangoni运动, 对流

Abstract: Complicated heat and mass transfer exist inside the molten pool generated by laser cladding. Since the scale of the molten pool is so small that it is difficult to monitor it in real time， a numerical model of laser cladding was constructed， and the temperature distribution and convection mode inside the molten pool were simulated and analyzed. The results showed that the temperature gradient in the molten pool is very large， and the part of the molten pool bottom that extends to the matrix will re-austenitize due to high temperatures. The fluid flow in the molten pool is mainly driven by Marangoni movement， and the convection in the molten pool is annular convection with a maximum flow rate of 0.1m/s. The research results can provide a reliable theoretical basis for the forming process of the cladding layer and the transmission process of the alloy powder in the molten pool.

Key words: laser cladding, molten pool, temperature, Marangoni movement, convection

中图分类号:

TH17

宋博学，于天彪，姜兴宇，郗文超. 激光熔覆产生的熔池温度与对流分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1427-1431.

SONG Bo-xue， YU Tian-biao， JIANG Xing-yu， XI Wen-chao. Analysis of Molten Pool Temperatures and Convection Caused by Laser Cladding[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2020, 41(10): 1427-1431.

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激光熔覆产生的熔池温度与对流分析

Analysis of Molten Pool Temperatures and Convection Caused by Laser Cladding

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