Моделирование теплои массообмена в наращиваемом слое металла при лазерно-порошковой наплавке
Д.В. Беденко, О.Б. Ковалев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
dmtr.bedenko@gmail.com
Ключевые слова: лазерно-порошковая наплавка, двухфазная задача Стефана, подвижная криволинейная граница, математическое моделирование
Страницы: 255-265
Аннотация
Предложена физико-математическая модель расчета теплового состояния и формы наращиваемого слоя (валика) при лазерно-порошковой наплавке. Рассматривается трехмерная постановка двухфазной задачи типа Стефана с криволинейными подвижными границами, одна из границ — граница плавления-кристаллизации, а другая — граница наращиваемого слоя, где записываются законы сохранения из условия притока дополнительной массы и энергии. Для описания формы валика используется уравнение кинематической совместности точек поверхности, движение которой происходит за счет массы частиц порошка, поставляемых в пятно излучения. Для численного решения уравнений используется явная конечно-разностная схема на прямоугольной неравномерной сетке. Расчеты производятся сквозным счетом без явного выделения криволинейных границ с использованием модификации метода погруженной границы. Представлены результаты расчетов теплового состояния и формы поверхности образующегося валика в зависимости от физических параметров: начальной температуры подложки, интенсивности лазерного излучения, скорости наплавки, расхода порошка и т. д.
|
