同軸送粉激光熔覆氣泡逃逸行為及分布研究

徐磊，王勻，許楨英，倪旺，閆金金

高溫合金成形

同軸送粉激光熔覆氣泡逃逸行為及分布研究

徐磊，王勻，許楨英，倪旺，閆金金

（江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮江 212013）

獲取Inconel 718合金在同軸送粉激光熔覆過程中，熔池內氣泡的動態行為及熔覆層中氣孔缺陷的分布規律。建立熔池內部氣泡力學模型和方程，考慮氣泡浮力、重力、氣泡和熔液相對運動產生的黏滯力，以及熔液對流帶來的拖曳力等力的綜合作用，著重研究浮力、拖曳力對氣泡逃逸行為的影響，并計算不同條件下的氣泡逃逸時間；搭建“三明治”觀測平臺，原位觀測在熔覆過程中熔池內氣泡的動態行為，獲取熔池壽命；進行單因素Inconel 718合金同軸送粉激光熔覆實驗，探究熔覆層氣孔缺陷的分布規律。熔池壽命通常在0.2～0.4 s；熔池內氣泡直徑臨界值約為60 μm，當熔池內氣泡直徑大于60 μm時更容易通過自身浮力逸出，與單因素實驗獲得的熔覆層中96.94%的氣孔缺陷直徑小于60 μm具有較好的一致性；對熔覆層氣孔缺陷表征發現，浮力對臨界直徑以下氣泡運動狀態的影響一般小于拖曳力。Inconel 718合金在激光熔覆過程中，熔池內氣泡大小存在臨界值，且主要受浮力向上運動及受拖曳力隨熔池對流運動的影響，熔覆層中氣孔缺陷傾向于分布在對流路徑上。

同軸送粉激光熔覆；Inconel 718；氣泡逃逸；受力分析；氣孔分布

同軸送粉激光熔覆以其成形尺寸不受限制、靈活性高、材料選擇性廣及易實現自動化等顯著優勢，成為當前大型金屬零件凈成型、梯度材料制備及零件修復和表面改性的首選增材制造技術[1-6]?！?br>