Гурин А.М. Ковалев О.Б.
Об эффекте ослабления термокапиллярной конвекции расплава при лазерно-порошковом легировании и наплавке металлов
Reporter: Гурин А.М.
Вопросам гидродинамики ванны расплава при лазерном взаимодействии с металлами в настоящее время в литературе уделяется большое значение. Уже стали классическими подходы, где термоконвекция жидкого металла описывается с помощью условия Марангони. При наличии градиента температуры на поверхности ванны появляется сила, вызывающая движение жидкости в поверхностном слое. За счет вязкого трения и градиента поверхностного натяжения вовлекается в термокапиллярную конвекцию вся ванна, при этом может развиваться неустойчивость течения при импульсном взаимодействии лазера, или при попадании в расплав поверхностно-активных веществ.
Аддитивные лазерные технологии, к которым относятся лазерное легирование и наплавка, основаны на использовании различных порошкообразных материалов, которые обычно добавляют в ванну расплава. Режимы ввода порошка, способы подачи и материалы могут быть самые разные: начиная с металлов и сплавов, плавящихся в луче в полете, до тугоплавкой керамики, которая попадает в расплав в твердом состоянии. Однако вопросы взаимодействия частиц порошка (жидких или твердых) с ванной расплава, влияние ввода порошка на термоконвекцию ванны в настоящее время исследованы недостаточно.
В данной работе предпринята попытка оценить влияние падающих частиц порошка в расплав на его термокапиллярную конвекцию. Предложено описание механизма взаимодействия частиц с расплавом. Представлены результаты трехмерных расчетов, которые показывают, как этот механизм работает. В частности, наблюдается ослабление термоконвекции с увеличением расхода порошка вплоть до практически полного её подавления.
To reports list