ansys激光熔覆的案例
分析比較等離子熔覆與激光熔覆的優缺點
一.激光熔覆特點
1.技術特點
激光熔覆最重要的特點是熱量集中、加熱快、冷卻快、熱影響區小，特別對不同材質之間熔融有著其它熱源無法比擬的特點，也正是這一特殊的加熱和冷卻過程，在熔鑄區域產生的組織結構也不同于其它熔覆（如噴焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以產生非晶態組織，特別是脈沖激光更為明顯。
這就是所謂激光熔覆無退火、不變形的原因，但我以為，這只是從工件整體宏觀講，而當你對熔覆層和熱影響區進行微觀分析時，你會看到另一種景象。
2.設備特點
激光熔覆，目前國內采用兩種機型：CO2激光器和YAG激光器。前者為連續輸出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光為脈沖輸出，一般在600W左右。
對于設備，一般使用者很難吃透，嚴重依賴生產方的服務，購買價格昂貴，維護成本、零部件價格很高，再加上設備穩定性和耐受性與國外比較普遍都有差距，因此，激光熔覆機一般用在特殊領域，普通工業制造、維修領域難有效益。
3.工藝特點
（1）前期處理
激光熔覆，一般只需將工件打磨干凈，除油，除銹，去疲勞層等，比較簡單。
（2）送粉
CO2激光器功率較大，一般用氬氣送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。這兩種方式在熔覆時都基本在水平位置形成熔池，傾斜稍大粉末便不能正常送達，激光的使用范圍受到限制，特別是YAG激光器。
（3）從熔池形成的狀態看
由于激光的控制精度高，輸出功率恒定，且沒有電弧接觸，所以熔池大小深度一致性好。
（4）加熱快、冷卻快
影響金屬相形成的均勻度，也對排氣浮渣不利，這也是造成激光熔覆形成氣孔、硬度不均的重要原因，特別是YAG激光傾向更嚴重。
（5）材料選擇
由于不同材料對不同波長激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料選擇限制較大，激光更適于鎳基自熔性合金等一些材料，對碳化物、氧化物的熔覆更困難一些。
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激光單道熔覆文件
激光熔覆comsol模型，激光熔池仿真
激光熔覆comsol三維仿真模型，涉及溫度場和速度場，需要的聯系即可，原創模型，可提供答疑，非誠勿擾！
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<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif?
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使用comsol固體傳熱接口、變形幾何接口模擬激光熔覆過程。
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<p>激光熔覆（Laser Cladding）亦稱激光熔敷或激光包覆，是一種新的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E6%94%B9%E6%80%A7%E6%8A%80%E6%9C%AF/597555" rel="noopener noreferrer" target="_blank">表面改性技術</a>。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成冶金結合的添料熔覆層。本次基于COMSOL軟件對激光熔覆問題進行了仿真探索。以下是兩個案例的結果：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif" title="Untitled1.gif" alt="Untitled1.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif?
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焊接
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該模型模擬激光加熱過程所涉及的溫度變化及應力變化，數據都可以查看。
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需要一個單層多道模型，溫度場和應力場耦合，帶價私聊。
超聲輔助激光熔覆數值仿真
超聲輔助激光熔覆利用高能超聲波在熔體中產生的非線性效應，如超聲空化和聲流效應等，來改善熔池內增強體與熔體的潤濕性，促使增強體在熔體中均勻分布。同時，聲流攪拌作用將空化效應產生的晶核擴散至整個熔池中，有效提高了形核率，均化了溫度梯度和成分分布，降低了偏析程度。這種結合了激光熔覆和超聲振動的技術，可以提高熔覆層的質量和性能。
本案例展示了超聲輔助下激光熔覆的動態過程，仿真結果如圖所示：
該仿真模型考慮了溫度場+流場+超聲場+動網格技術，感興趣的朋友，歡迎交流合作！
激光熔覆溫度場模擬 ￥80
激光熔覆溫度場模擬
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<p>COMSOL熔池形態演化仿真模型。考慮了相變、反沖壓力、表面張力和馬蘭格尼效應。</p><p>物理場：動網格+層流+流體傳熱。</p><p>僅提供模型（不包含結果文件）與參考文獻！</p><p>COMSOL版本：6.4</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202603/attachment/9e7ca6f32837434787e2d399377e042d.gif" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202603/attachment/9e7ca6f32837434787e2d399377e042d.gif" style="" width="455" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202603/attachment/9e7ca6f32837434787e2d399377e042d.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202603/attachment/9e7ca6f32837434787e2d399377e042d.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40"
展開 Comsol生死單元模擬激光熔覆
通過對比三種通用有限元仿真軟件使用生死單元模擬激光熔覆，得到的結論是COMSOL的建模效率以及計算精度相較于其他兩種可以說是相去天淵。COMSOL模擬選用的物理場為固體力學和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計算域的上表面；固體力學物理場除了設置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。最后通過熱膨脹多物理場將固體力學和固體傳熱完成耦合。 對于有任意掃描軌跡設置需求的同學，可以添加PDE模塊的系數形式邊偏微分方程，選擇一維路徑進行邊界設置，并在研究中通過多步驟計算，先進行系數形式邊偏微分方程穩態計算，然后完成傳熱和力學瞬態計算，最終得到任意路徑下的溫度場和應力場。
展開 超高速激光熔覆，來點不一樣的......
激光熔覆與工業中常用的堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等相比，激光熔覆有著下列優點：
基體與熔覆層結合強度高、熱影響區小、熔覆層與基體晶粒細小效率高、節約昂貴材料、可制備梯度功能材料、激光熔覆技術可控性好，易實現自動化控制，覆層質量穩定。
超高速率熔覆技術是通過同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料與高速率運動的基體材料表面同時熔化，并快速凝固后形成稀釋率極低，與基體呈冶金結合的熔覆層，極大提高熔覆速率，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等工藝特性的工藝方法。
適用于電力、航空、航天、兵器、核工業、汽車制造業中需要改善性能的零件。根據工件的工況要求，熔覆各種設計成分的金屬或者非金屬，制備耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。
超高速激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術，它可以在金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本，節約貴重稀有金屬材料，因此，世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視．
熔覆工藝：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－預置熔覆材料－－－預熱－－－激光熔化－－－后熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－送料激光熔化－－－后熱處理。
展開 激光熔覆熔池動力學仿真及形貌預測 ￥700
免費內容包含：熔池動力學和三維形貌預測模型的仿真視頻。
