快速激光加工的热物理过程研究

建立了快速激光加工的准稳态和瞬态有限元模型，并首次在激光加工的瞬态模型中采用了非正规元和多层网格方法。数值模拟显示：在快速激光加工中，熔质流动的主要驱动力是Marangoni力；熔质流动影响了传热，决定了熔池底部的轮廓，也是熔池表面发生形变的内在因素；重力方向的影响随激光功率密度和移动速度的提高而减弱；气流一般使熔池表面趋于平坦；当熔池表面温度远超过沸点后，蒸气压力成为表面形貌的决定因素。对快速激光加工的典型实例激光刻花进行了数值模拟，实验研究和对激光刻花点的金相分析，证明了数值模拟的正确性。本项目的研究结果，对了解快速激光加工的热物理过程、发展和完善快速激光加工工艺有重要价值。