О роли капиллярных и термокапиллярных явлений при газо-порошковой лазерной наплавке

Abstract

Газо-порошковаялазерная наплавка (ЛН) это широко распространенная аддитивная технология, однако некоторые недостатки, такие как узкое окно оптимальных параметров все еще сдерживают ее развитие. Прямое численное моделирование процессов тепломассопереноса при ЛН - это эффективный способ поиска оптимальных параметров, который дает возможность заглянуть внутрь технологии. Не смотря на то, что гидродинамические явления под воздействием лазерного излучения изучаются довольно давно, отдельные эффекты при совместном действии лазерного излучения и потока порошка на подложки слабо представлены в литературе. Разработана тепло-гидродинамическая модель ЛН для расчета микроструктуры наплавленного слоя, учитывающая контактный угол расплава и подложки. Проведено исследование влияния капиллярных явлений и контактного угла на характеристики наплавленного слоя. Результаты могут быть использованы для оптимизации и планирования ЛН.//Laser cladding (LC) is a widely diffused additive manufacturing technology, but some shortcomings such as narrow processing window still limit it. Direct numerical modeling (DNS) of heat-mass transfer at LC is a cost-effective method of searching for the optimal processing parameters which allow making a glance into this technology. Nevertheless the fact that hydrodynamic phenomena after laser action are well studied, distinct convective effects after joint laser-powder action on the substrate are poorly presented in the literature. The hydrodynamic model of LC for the calculation of the microstructure of built-up layer is developed considering contact angle of the melt with the substrate. The study of capillary phenomena, the influence of contact angle on characteristics of a built-up layer is held. The results can be used for LC process optimization.