激光熔覆过程光束能量衰减的模拟-北京工业大学学报.PDF
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第43卷 第4期 北 京 工 业 大 学 学 报 Vol.43 No.4
2017年 4月 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OFTECHNOLOGY Apr. 2017
激光熔覆过程光束能量衰减的模拟
1,2 1,2 1,2 2 1,2
张冬云 ,董东东 ,张晖峰 ,赵摇 恒 ,谢印开
(1.北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心,北京摇 100124;2.北京工业大学激光工程研究院,北京摇 100124)
摘摇 要:为了应用能量守恒对同轴送粉激光熔覆中的熔覆层性能进行精确计算,研究了激光束穿过粉末云时能量
的衰减现象和衰减规律. 利用流体软件模拟实际喷嘴喷粉的过程,并利用有限元软件模拟激光束穿过粉末云的能
量衰减规律,得到了激光-粉末相互作用区域内粉末云质量浓度随z 轴的分布曲线,以及不同激光功率下和不同粉
末云质量浓度下,从喷嘴出口到基材之间粉末云对激光衰减率的变化曲线. 结果表明:激光束穿过粉末云的过程
中,未到粉末交汇处时光强衰减较弱,汇聚处能量衰减明显. 对衰减率进行定量研究可以很好地用于熔池温度场的
精确计算.
关键词:激光技术;激光熔覆;粉末云;能量衰减
中图分类号:TG665;TN249 文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2017)04-0537-09
doi:10.11936/ bjutxb2016110052
Simulation of Laser Attenuation in Coaxial Laser Cladding
1,2 1,2 1,2 2 1,2
ZHANG Dongyun ,DONG Dongdong ,ZHANG Huifeng ,ZHAO Heng ,XIE Yinkai
(1.Beijing Engineering Research Center of 3D Printing for Digital Medical Health,Beijing 100124,China;
2.Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)
Abstract:In order to calculate the properties of cladding layer in coaxial laser cladding using energy
conservation accurately,the energy attenuation phenomena and rules of laser were researchedwhen laser
beamgotacrossthroughthepowdercloud. Thepowderfeedprocessof anozzlemodelwasbuiltaccording
to the real nozzle by fluid software and the processthat laser beam got acrossthe powder cloud model by
finite element software was simulated. The variation trend of powder cloud mass concentration was
obtained along with z axis in laser鄄powder interaction area,and the changing curve of laser attenuation
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