محاسبات میدان دما، جریان سیال و پارامترهای انجمادی در ذوب لیزری سطحی فولاد زنگ نزن

بررسی تحولات ریزساختاری در ذوب لیزری به دلیل گسترش روش های ساخت افزایشی فلزات با لیزر اخیرا مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این فرآیندها، پرتوی لیزر با چگالی انرژی بالا به عنوان یک منبع حرارتی متحرک عمل می نماید و تعیین میدان های دمایی و جریان سیال حاصل از شرایط مختلف فرآوری بسیار مهم است. همچنین انجماد با سرعت بالا و به دور از شرایط تعادل ترمودینامیکی صورت گرفته و جهت بررسی تکامل ریزساختار انجمادی تعیین دقیق میدان حرارتی گذرا و جریان سیال داخل آن ضروری است. هدف از این مقاله، تعیین پارامترهای انجمادی فولاد زنگ نزن آستنیتی ۳۱۶L تحت ذوب لیزری سطحی است. بدین منظور ابتدا میدان دمایی، هندسه حوضچه مذاب، شیب دمایی و سرعت انجماد تحت یک پرتوی لیزر متحرک تعیین شده است. در ادامه با به کارگیری مقادیر سرعت انجماد و شیب دمایی شبیه سازی شده در نرم افزار، مورفولوژی انجمادی با استفاده از نقشه انتخابی ریزساختار پیش بینی شده است. همچنین برای مقایسه اثر تغییر پارامتر فرآیندی، تاریخچه حرارتی و ابعاد حوضچه مذاب تحت توان ثابت لیزر و سرعت روبش لیزر متفاوت شبیه سازی شده است. محاسبات انجام شده برای مقادیر توان اسمی W ۱۰۰ و سرعت روبش لیزری mm/s ۵۰۰ و ۲۰۰ آن ارائه شده است. بررسی پارامترهای انجمادی حاصل از شبیه سازی تشکیل مورفولوژی هم محور و ستونی برای سرعت بالای روبش لیزر را نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

ذوب لیزری ، ساخت افزایشی ، فولاد زنگ نزن ، مورفولوژی انجمادی ، نقشه انتخابی ریزساختار