激光深熔焊接金属蒸汽的流动行为机理研究

摘要

基于激光焊接三维瞬态多相耦合模型,模拟研究了3mm厚304不锈钢光纤激光焊接瞬态小孔内金属蒸汽的动力学行为,其模拟结果与实验和文献结果吻合良好.研究发现,在当前工艺条件下,金属蒸汽在孔内的最大速率可达数百米每秒,在孔口向上喷出的平均速度约为30m/s.瞬态小孔内金属蒸汽的流动均有复杂的多方向性特征.金属蒸汽在孔口的摆动频率为2.0-8.OkHz,与小孔的深度振荡频率(2.0-5.OkHz)在同一量级.研究结果表明,孔壁上位置和方向实时变化的强烈局部蒸发现象直接导致了金属蒸汽复杂的多方性流动;孔内金属蒸汽的摆动现象与小孔的振荡作用密切相关.