FL-DLight3-4000激光器激光熔覆温度场模拟优化研究

本文主要探讨了FL-DLight3-4000激光器在激光熔覆过程中的温度场数值模拟分析。激光熔覆作为一种先进的表面改性技术，源自20世纪70年代，尤其在80年代以来，随着科技发展，它在材料科学领域展现出了强大的潜力，特别是在航空航天、信息、能源和汽车制造等行业中，因其对基体材料影响小而备受青睐。 文献[4]提到，精确掌握激光能量分布是确保模拟可靠性的关键。ANSYS软件在这个过程中起到了核心作用，通过模拟可以预测激光在材料表面作用时的温度分布，这对于优化工艺参数至关重要。另一方面，文献[5]通过有限元法研究发现，激光功率是影响温度场的关键因素，功率越高，局部温度上升速度越快。 然而，尽管激光熔覆技术具有广阔的应用前景，但尚存在一些挑战。如激光束能量分布不均可能导致模拟与实际效果不符，这限制了技术的大规模应用。此外，熔覆层的质量问题，如粗糙表面和可能产生的裂纹，是制约工业生产效率和成本的重要因素。为解决这些问题，文章提出结合多种表面处理技术，如复合表面强化处理，以提升整体性能。 在具体方法上，本文选择FL-DLight3-4000激光器，优化了激光热源的设计，采用了能量分布更均匀的多模矩形移动热源。利用ANSYS软件的生死单元法模拟动态送粉过程，模拟出基体在激光照射下的温度场，并通过APDL语言编程实现热源的加载和移动。这种方法有助于克服生产过程中温度场控制的复杂性，减少实验次数，节省资源。 本文通过数值模拟分析，不仅提高了激光熔覆工艺的精度，也为优化工艺参数、改进熔覆层质量提供了科学依据，为推动我国激光熔覆技术的工业化应用和发展奠定了坚实的基础。未来的研究将进一步探索如何解决技术的实际应用中遇到的问题，以满足现代制造业对表面处理技术的更高要求。