针对开放大气环境下钛合金激光熔覆层极易氧化的问题,设计了一种可在熔池附近形成局部气氛的同轴保护气罩。采用FLUENT软件建立了光内送粉同轴熔覆喷嘴的三维模型,模拟分析保护气道的入口数量、角度及保护气体流量对氩气质量分布的影响。结果表明:气罩保护气体入口数量与氩气分布的对称性有关;入口角度对氩气质量分布的影响较小;增大保护气体的流量会极大地提高有效保护范围。根据保护气罩结构优化参数,选用氩气作为保护气,进行开放大气环境下Ti-6Al-4V合金的激光熔覆实验,熔道表面呈银白色,熔覆层饱满,验证了同轴保护气罩的保护效果。
激光技术 激光熔覆 光内送粉 开放环境 三维流场 质量分布 数值模拟
1 浙江工业大学 机械制造及自动化教育部重点实验室,浙江 杭州 310014
2 浙江工业大学 激光加工技术工程研究中心,浙江 杭州 310014
根据Navier-Stokes方程,采用COMSOL Multiphysics软件进行了载气式同轴送粉系统的三维气流流场数值模拟。结果显示熔覆层的存在会使其上方气流流速减小、压强增大、相应的气流流量减小,并得到了气流汇聚点距喷嘴的距离。
激光技术 同轴送粉 三维流场 数值模拟 Navier-Stokes方程 喷嘴
