针对激光熔覆过程, 建立FLUENT三维瞬态熔化-凝固模型, 研究由表面张力梯度引起的Marangoni流对熔池温度、温度梯度、熔体冷却速率和流动行为的影响。研究结果表明, 激光熔覆区域的温度场基本呈椭圆形分布, 且在Marangoni流影响下, 熔池内温度、温度梯度和冷却速率均低于无Marangoni流影响下的温度、温度梯度和冷却速率。同时, 在Marangoni流影响下, 熔池表面的熔体流向为径向向外, 形成两个方向相反的涡流, 并在表面引发流速奇异双峰现象, 即熔池中心流速最小而两侧流速最大。随着熔池深度的增加, 流速奇异性逐渐消失。
激光熔覆 Marangoni流 熔池 laser cladding FLUENT FLUENT Marangoni convection molten pool
大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室， 辽宁 大连 116024
基于0.5 mm厚度Hastelloy C-276合金，开展了脉冲激光焊接实验。结合焊接熔池的浮力效应和Marangoni对流，研究了脉冲宽度、单脉冲能量、脉冲频率和焊接速度对焊缝形成规律的影响。实验表明，单脉冲能量和焊接速度对熔池流动机制的影响相似，适当的参数条件下可以改变Marangoni对流和浮力效应的强弱趋势；而脉冲宽度直接决定了对流机制的形成条件，对焊缝的形成影响显著；脉冲频率的改变决定了相对热作用时间，影响了熔池对流条件，进而影响焊缝形貌特征。
激光应用 脉冲激光焊接 浮力效应 Marangoni对流 焊缝形貌
