激光抛光H13模具钢自由表面演变的数值模拟与验证

采用数值模拟与实验相结合的方法,通过建立激光抛光的二维瞬态模型,模拟了激光抛光过程中材料表面形貌的演变过程。在模拟过程中,采用移动激光束作为热源,通过对实际材料自由表面进行频谱分析,构建了相似的模拟模型表面,耦合激光抛光过程中的流动场和温度场,综合考虑毛细力和热毛细力的共同作用。结果表明:在毛细力和热毛细力的作用下,在被抛光的材料表面,波峰材料流向波谷,填补轮廓凹陷处,使得材料表面达到抛光效果。激光功率和扫描速度会显著影响抛光效果,过小的热输入会导致熔池尺寸过小,没有足够的流动体积,抛光效果差;过大的热输入则会导致熔池持续时间长,增大抛光表面的粗糙度。模拟的表面粗糙度、熔池深度与实验结果相比,误差均在8%以内,具有较高的模拟精度。