COMSOL预置粉末激光熔覆（含讲解视频）

      激光熔覆技术作为激光表面改性最重要的应用技术之一，利用高能激光束改变工件表面的性能，可以大大提高材料或零件的性能和寿命。

      激光熔覆的主要过程

　　(1)预置粉法：预置粉末法主要是通过粘结或喷涂的方式将包覆粉末均匀地置于基材表面。激光熔覆时，熔覆粉末和基体材料在激光能量的作用下同时熔化，熔化的涂层在基体材料吸热下迅速冷却，形成冶金结合。

　　(2)同步送粉法：同步送粉是指通过自动送粉设备进行激光熔覆，将熔覆粉末送入熔池，完成同步送粉。这种送粉方法熔覆层均匀，工作效率高，便于实现自动控制。

      本模型基于COMSOL多物理的激光光束物质相互作用的热流体动力学模拟模型，并将其应用于SLM过程的分析。模型主要采用流体相变传热、层流和水平集来描述激光预铺粉熔覆的过程。

      模型中做了一定假设：（1）固相和液相均考虑为连续介质，不考虑固相中的应力和变形；（2）熔池内金属液体为不可压缩流体，流动状态为层流；（3）激光能量的分布为高斯分布。

       模型中激光束-物质相互作用的多物理模拟模型包括激光辐射对金属粉末表面的吸收、金属和周围大气中的导热和对流传热以及熔化、凝固、蒸发和凝结过程。采用了基于水平集方法的金属和环境大气的耦合热流体动力学描述。根据温度的不同，实际的两相描述区分了金属相内的固体、液态和气相。固体被视为高粘性流体，表面张力仅限于液相。

图 1 预置粉末激光熔覆模型示意图

     本模型为二维瞬态模型，主要采用了comsol 6.1 版本流体传热、层流、水平集以及两相流模型，进行求解结算。详细的物理场选择及边界条件设置如图 2 所示。

图 2 详细的物理场设置 

       模型网格绘制采用物理场控制的方式进行网格绘制，网格绘制局部效果如图 3 所示。

图 3 网格绘制

图 4  预置粉末激光熔覆温度场

图 5 预置粉末激光熔覆流体体积分数

图 6 预置粉末激光熔覆速度

图 7 预置粉末激光熔覆监测点温度变化

源文件及视频获取方式  

   有需要定制案例与视频教程的可以与我们联系，欢迎咨询。

     欢迎大家一起案例交换学习，知识有偿分享。