Technical Papers and Presentations

激光熔凝通常被作为材料表面的最终处理工艺，然而激光熔凝处理后，材料表面容易出现高低起伏的波纹，降低了其表面质量。因此，为了在激光熔凝处理后获得平整的表面，同时降低后续机加工所需的成本和时间，本文提出了利用稳态磁场抑制激光所致熔池运动的方法。以固液相变统一模型为基础，建立了考虑热传导、流体运动、相变及电磁场作用的多物理场耦合2D瞬态仿真模型，将洛仑兹力以体积力形式添加到动量方程源项中，并利用移动网格（ALE）的方法在模型中计算了熔池表面的运动形态。通过该模型计算了由稳态磁场引起的熔池中的洛伦兹力与由表面张力引起的Marangoni对流影响熔池表面形貌的相互影响过程以及不同磁场强度下熔池速度场、温度场分布情况。同时，包含激光功率、扫描速度、表面张力温度系数等相关材料属性和工艺参数对熔池表面形貌的影响也进行了仿真分析。通过激光熔凝后试样表面的实际高度扫面图像结果以及温度对比图，表明仿真结果与实验结果吻合较好。