Оценка конвективного массопереноса при импульсном лазерном нагреве поверхности стали
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-25-34
Аннотация
Проведено численное моделирование процессов при легировании поверхностного слоя металла в подложке под воздействием импульсного лазерного излучения. С помощью предлагаемой математической модели, описывающей термо- и гидродинамические явления, рассматриваются процессы, включающие разогрев металла, его плавление, конвективный тепломассоперенос в расплаве и затвердевание после окончания импульса. По результатам численных экспериментов в зависимости от условий нагрева подложки определены два варианта формирования структуры течения в расплаве и распределения легирующего вещества.
Об авторе
В. Н. Попов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Bernatsky A. V. Laser surface alloying of steel items (Review). The Paton Welding Journal, 2013, no. 12, p. 2-8.
2. Tarasova T. V. Distribution of elements in the molten pool produced by laser alloying. Metal Science and Heat Treatment, 2002, no. 3-4, p. 124-127. DOI 10.1023/A:1019674205189
3. Majumdar J. D. Development of wear resistant composite surface of mild steel by laser surface alloying with silicon and reactive melting. Mater. Lett., 2008, no. 62, p. 4257-4259. DOI 10.1016/j.matlet.2008.06.042
4. Popov V. N., Tsivinskii M. Y., Tsivinskaya Y. S. Numerical evaluation of the contribution of a surface-active substance in melt to convective mass transfer caused by pulsed laser action on metal. Math. Models Comput. Simul., 2012, vol. 4, no. 5, p. 527-533. DOI 10.1134/ S2070048212050080
5. Ribic B., Tsukamoto S., Rai R., DebRoy T. Role of surface active elements during keyhole mode laser welding. Journal of Physics D: Applied Physics, 2011, vol. 44 (48), p. 485203. DOI 10.1088/0022-3727/44/48/485203
6. Ehlen G., Ludwig A., Sahm P. R. Simulation of Time-Dependent Pool Shape during Laser Spot Welding: Transient Effects. Metall. Mater. Trans. A., 2003, vol. 34a, p. 2947-2961. DOI 10.1007/s11661-003-0194-x
7. Sarkar S., Mohan Raj P., Chakraborty S., Dutta P. Three dimensional computational modeling of momentum, heat and mass transfer in a laser surface alloying process. Numer. Heat Transfer A., 2002, vol. 42, p. 307-326. DOI 10.1080/10407780290059576
8. Sahoo P., DebRoy T., McNallan M. J. Surface tension of binary metal-surface active solute systems under conditions relevant to welding metallurgy. Metall. Trans. B., 1988, vol. 19B, p. 483-491. DOI 10.1007/BF02657748
9. Самарский А. А., Моисеенко Б. Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана // Журн. вычисл. мат. и мат. физ. 1965. Т. 5, № 5. С. 816-827.
10. Harlow F. H., Welch J. E. Numerical calculation of time-depend viscous incompressible flow of fluid with free surface. Phys. Fluids, 1965, vol. 8, p. 2182-2189. DOI 10.1063/1.1761178
11. Chorin A. J. A numerical method for solving incompressible viscous flow problems. J. Comput. Phys., 1967, vol. 2, p. 12-26. DOI 10.1006/jcph.1997.5716
12. Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. 656 с.
13. Zhengtao Gan, Gang Yu, Xiuli He, Shaoxia Li. Numerical simulation of thermal behavior and multicomponent mass transfer in direct laser deposition of Co-base alloy on steel. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, vol. 104, p. 28-38. DOI 10.1016/ j.ijheatmasstransfer.2016.08.049
Рецензия
Для цитирования:
Попов В.Н. Оценка конвективного массопереноса при импульсном лазерном нагреве поверхности стали. Сибирский физический журнал. 2018;13(4):25-34. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-25-34
For citation:
Popov V.N. Evaluation of Convective Mass Transfer during Pulsed Laser Heating of Steel Surface. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2018;13(4):25-34. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-25-34
Просмотров:
108
Послать статью по эл. почте 