使用高功率光纤CW激光器进行激光表面修饰的数值和实验研究
Evaggelos Kaselouris1,2, Alexandros Gosta1, Efstathios Kamposos1
1Institute of Plasma Physics and Lasers-IPPL, University Research and Innovation Centre, Hellenic Mediterranean University, 74150 Rethymnon, Greece.
这项研究结合了对激光加工的模拟和实验. 经过验证的有限元法 (FEM) 框架准确地预测了精确的金属表面修饰的热结构反应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 制造业 制造技术 制造技术
背景情况:
- 激光加工提供了精确的材料加工能力.
- 了解激光材料相互作用对于优化表面处理至关重要.
- 合金广泛应用于各种行业,需要高效的加工方法.
研究的目的:
- 开发和验证一个用于激光加工合金Al 1050 H14的计算框架.
- 为了研究加工过程中激光诱导的热和结构效应.
- 建立一种可靠的方法来优化金属表面修饰的激光参数.
主要方法:
- 使用了先进的三维,合热结构的有限元素方法 (FEM) 模拟.
- 集成高斯热源和约翰逊-库克材料行为构成模型.
- 在CNC机上使用2kW连续波 (CW) 纤维激光器进行实验.
- 采用诊断,包括热成像,热电偶,白光干涉计和张力计进行验证.
主要成果:
- FEM模拟准确地预测了温度梯度,位移场和应力-应变变化的演变.
- 在模拟结果和实验数据之间发现了强烈的一致性.
- 该研究验证了开发的FEM框架对激光材料相互作用的预测能力.
结论:
- 已建立的FEM框架为激光加工提供了可靠的计算方法.
- 这项研究可以精确控制激光参数,以优化金属表面处理.
- 这些发现有助于推进基于激光的制造和材料改造技术.
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