用数值计算技术和试错法确定金属材料表面对激光的吸收率VIP免费

第37卷第7期2001年7月仓属学垃ACTAMETALLURGICASINICAV01．37O．7July200l用数值计算技术和试错法确定金属材料表面对激光的吸收率邹德宁雷永平梁工英苏俊义(西安交通大学机械工程学院，西安710049)摘要提出了一种激光重熔条件下确定金属村料激光吸收率的方法．通过改变输出功率，拄制试样表面状态，利用计肄帆数据采集系统对激光表面重焙的试样进行定点温度采集，按不同表面状态假定材料对撤光的吸收车，采用经过验证的激光表面重熔数值模拟程序计算温度场井与实测结果对比．以试错法修正所假定的吸收率，确定丁DL31台金表面对激光的吸收率与文献中实验得到的吸收宰值较为接近用所删吸收率值计算不同功率条件下试样定点温度的变化，与实测温度变化规律基本吻合关键词散光表面加工，吸收率，数值计算，试错法中围法分类号TG221文献标识码A文章编号0412—1961(2001)07—0737—04DETERMINAT10NoFLASERABSoRPTIVITYoFMETALBYNUMERICALCALCULATIoNTECHNIQUEANDTRIAL—AND—ERR0RMETH0DZOUDen~ng,LEIYongping,LIANGGongying，SUJan讲SchoolofMechanicalEngineering．Xi’azlJiaotongUniversity．XJ’an710049Correspondent：ZOUDening，assoc,~ateprofesSOV,Rl：(0g9)220Ia，Faz：(029l2202923E-mail：ZoudeningO26s．netMaauscriptreceived2000-07-24，inrevi~dform2001-02—26ABSTRACTAmethodofdeterminingthelaserabsorptivityofmetallicsurfaceiSpresented．Underchangingpowertocontrolthestateofthesurfaceofsample(solidstateorliquidstate)，thetemperatureatacertainpointinthesampleiSmeasuredandtreatedbyusingacomputerdataacquisitionsystem．ThetemperaturefieldinthesampleiScalculatedbyasimulationSOftwareoflasersurfaceremeltingunderanassumedabsorptivity．ThentheassumedabsorptivityWaSadjustedandthenumericalcalculationiSrepeatedagainUntilthecalculatedresuItiscoincidentwithexperimentaloneTheobtajnedabsorptivityoftheDL31alloysurfaceisingoodagreementwiththatinaliteratureUsingtheobtainedvalueoftheabsorptivity，thetemperature—timecurvescalculatedatacertainpointunderdiferentconditions3flgebasicallycoincidentwithexperimentalones．KEYWoRDSlasersurfaceprocessing，absorptivity,numericalcalculation，trialanderror了解和掌握激光加工过程中材料的温度场及其随时间的变化规律，对于研究，开发和应用激光表面加工技术具有重要的意义材料表面对激光的吸收率，直接影响到被加工件的温度分布吸收率与激光波长，温度、表面粗糙程度，表面涂层等诸多因素有关【．近年来，测定金属材料固态表面激光吸收率的方法已有报道12,3J、主要采用国家自然科学基金59871038，西安交通大学科研基金及华中理工大学激光技术国家重点实验室基金资助项目收到韧穑日期：2000—O7—24。收到修改稿日期：2001—02_26作者简介：邹德宁女．1964年生，副教授，博士生Calorimetry法或Ellipsometry计算法但测定金属材料液态激光吸收率的报道尚少见，且已有的方法【J也因与金属材料实际加工过程的条件相差较大(如需超真空条件、激光功率只有3—5w等)，应用受到限制；Frenk[aJ等的原位法可以测定激光重熔过程金属材料的吸收率、但该方法只适用于金属试样的导热能力远高于外界环境冷却能力的前提条件下由于金属材料液态吸收率难以确定，在模拟激光表面处理过程的数值计算中，一般将固态及液态吸收率均按一常数对待，从而会影响温度场及流场模拟结果的准确性本文以DL31台金为实验材料．采用波长为10．6m维普资讯http://www.cqvip.com金属学报37卷的CO2激光器，对相同表面处理状态的试样通过选取不同的激光功率，控制试样表面的熔化状利用计算机数据采集系统对试样进行定点温度采集，得到激光表面重熔试样中定点温度随时间的变化曲线．先假定一个吸收率，用经过验证的激光表面重熔过程数值模拟程序进行计算得到计算区域的温度场，将测温点的实测温度与计算温度进行比较，采用试错法不断调整吸收率，经过多次计算，使计算结果与实测结果相接近，从而分别确定固态及液态表面...