Моделирование процесса лазерного напыления керамических покрытий с учетом рассеяния лазерного пучка напыляемыми частицами

Abstract

Разработана математическая модель для компьютерного моделирования движения и нагрева частиц мелкодисперсных керамических материалов в условиях лазерного напыления покрытий. При определении локальных значений интенсивности излучения вдоль траектории движения отдельной частицы учитывается рассеяние и поглощение лазерного пучка всей совокупностью частиц. Рассчитаны траектории, скорости движения, пространственные распределения и температурные поля мелкодисперсных частиц SiO2 в условиях лазерного напыления с использованием CO2-лазера. Показано существенное влияние расхода порошка на распределенные и интегральные характеристики лазерного пучка, а также тепловое состояние напыляемых частиц.

Mathematical model was developed for computer simulation of movement and heating of particles of finely dispersed ceramic materials under conditions of laser spraying of coatings. Scatter and absorption of the laser beam by the whole of the particles were allowed for in estimation of local values of the intensity of radiation along the path of movement of an individual particle. The paths, velocities, spatial distribution and temperature fields of fine SiO2 particles under conditions of laser spraying using CO2-laser were calculated. It is shown that powder consumption has a substantial effect on distributed and integral characteristics of the laser beam, as well as on the thermal state of the spray particles.