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激光抛光H13模具钢自由表面演变的数值模拟与验证

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摘要

激光抛光作为一种新型抛光技术,已经有效地应用于各种材料。但到目前为止,激光抛光过程的材料流动演变机理还未研究透彻。为此,采用数值模拟和实验相结合的方法,通过建立激光抛光二维瞬态模型,模拟出激光抛光过程材料表面形貌演变过程。模型采用移动激光束热源,通过对实际材料自由表面进行频谱分析,构建相似的模拟模型表面,耦合激光抛光过程中的流动场和温度场,综合考虑毛细力和热毛细力的共同作用。结果表明:在毛细力和热毛细力的作用下,在被抛光的粗糙材料表面上,波峰材料流向波谷,填补了轮廓凹陷处,使材料表面得到抛光效果。激光功率和扫描速度显著影响抛光结果,过小热输入导致熔池尺寸过小,没有足够流动体积,抛光效果差;过大的热输入导致熔池持续时间长,反而会增加抛光表面的粗糙度。模拟的表面粗糙度和熔池深度与实验测量结果相比,误差在8%以内,具有较高的模拟精度。

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补充资料

DOI:10.3788/cjl201946.0702002

作者单位:

    华中科技大学
    华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室
    华中科技大学
    华中科技大学
    华中科技大学

引用该论文

张伟康,戴伟,郑志镇,李建军,邓湉. 激光抛光H13模具钢自由表面演变的数值模拟与验证[J].中国激光,2019,46(07):0702002.