45#钢光纤激光毛化数值模拟及实验研究

来源：激光技术杂志2017年第6期北京时间：

作者：符永宏, 李进, 符昊, 张航成, 潘彩云

摘要：为了在模具上加工出特定的毛化形貌和尺寸，采用计算流体力学软件Fluent探究形貌成型机理，建立了激光毛化过程3维瞬态模型。考虑热传导、热对流、材料热物性参量等影响因素，采用焓法处理固液相变移动边界，通过用户自定义函数加载激光热源，计算得出熔池温度场与流场。基于数值模拟，采用单因素轮换法进行了毛化工艺试验，研究了激光功率密度、脉宽两因素对毛化形貌、几何参量的影响。结果表明，激光功率密度在2.04×104W/mm2~3.57×104W/mm2，脉宽在100μs~1000μs之间；以氮气作为辅助气体，可获得球冠状、凹顶球冠状、M状3种形貌。该结果对模具毛化种类具有指导意义。

关键词：激光技术, 激光毛化, 计算流体力学, 温度场, 流场