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基于CFD-DEM的激光熔覆粉末利用率仿真分析OA北大核心CSTPCD

中文摘要

目的为准确描述激光熔覆过程中粉末与粉末、送粉管、基板之间存在碰撞的事实,提高粉末利用率,探究送粉量、载气量和保护气量对粉末利用率的影响规律及原因。方法首先,基于FLUENT有限元分析软件和EDEM离散元分析软件建立基于CFD-DEM的激光熔覆三维耦合模型,对粉末流从喷嘴喷射到达熔池的全过程进行气固两相流模拟仿真;然后,采用正交方差分析法确定送粉量、载气量和保护气量对粉末利用率的影响规律;最后,利用粉末收集试验和单道激光熔覆试验验证模型的可靠性及准确性。结果粉末利用率方差分析结果表明,送粉量、载气量和保护气量的显著性差异评价量F值分别为169.079、114.317、50.153;粉末利用率随送粉量、载气量和保护气量的增大均先提高后降低;在送粉电压18 V、载气量15 L/min、保护气量10 L/min和送粉电压14 V、载气量11 L/min、保护气量8 L/min 2种极端工况下进行粉末收集试验,模拟值与试验值误差分别为4.03%、4.54%;在激光功率1100 W、扫描速度5 mm/s下进行单道激光熔覆试验,模拟值与试验值误差分别为16.13%和16.50%,说明该模型准确可靠。结论送粉量对粉末利用率的影响最大,载气量次之,保护气量影响最小;获取较高粉末利用率的最优组合参数为送粉电压16V、载气量13 L/min、保护气量10 L/min。

范红丽;齐海波;张钊;韩日宏;刘玉兵;

石家庄铁道大学,石家庄050043 石家庄职业技术学院,石家庄050800石家庄铁道大学,石家庄050043 河北省交通工程与环境协同发展新材料重点实验室,石家庄050043石家庄铁道大学,石家庄050043

激光熔覆粉末利用率CFD-DEM碰撞工艺参数模拟仿真

《表面技术》 2024 (017)

P.146-156 / 11

河北省自然科学基金(E2023210011,E2022210043)。

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.17.013

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