表面张力对激光熔化中熔池形态的影响

摘要： 表面张力在激光熔化过程中对熔池形态的分布与演化起着重要作用。本文基于光滑粒子流体动力学（SPH）理论，建立了考虑熔池温度变化的表面张力对熔池形态影响的数学模型。采用SPH方法，在特定工艺参数下模拟了熔池的纵向形态及其形成过程，并深入分析了不同工艺参数下熔池长度与深度的分布规律。结果表明：由于表面张力的影响，沿凝固轨迹纵截面变化的熔池纵向形态呈现曲线特征；同时发现马兰戈尼力对液态金属流动及热量传递具有显著影响。模拟中熔池纵向形态呈现波浪状，且其变形分布会随激光功率增大或扫描速度减小而加剧。通过实验观测了凝固熔池的纵向形态，发现实验结果与计算结果高度吻合。