机床与液压

作者：尹海宴，孙文磊，武玉柱，何紫棋，许黄帅，王中

单位：新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院

关键词：激光熔覆;316L;数值模拟

基金：自治区重点实验室开放基金项目（2020520002）；机械设备关键零部件先进表面工程关键技术研发项目（2022B01036）

为探究激光功率与扫描速度对316L不锈钢激光熔覆层温度场及流场的影响规律，建立基于双椭球体热源模型的三维多物理场耦合数值模型，并通过实验验证其准确性。结合质量、能量及动量守恒方程，考虑熔池动态演变过程中的传热、流动及相变行为，分析不同工艺参数下熔池温度梯度、流速分布及形貌特征。结果表明：模拟与实测熔覆层宽度及高度的误差分别为2.12%和3.41%，模型可靠性较高；随着激光功率从1 500 W增至2 100 W，熔池最高温度由2.13×103 K升至2.66×103 K，熔池尺寸显著增大，表面张力梯度驱动的马兰戈尼对流主导流体由中心向边缘流动；扫描速度为8~?12 mm/s时，熔池最高温度呈现先升后降的非单调变化趋势，在最优扫描速度10 mm/s下，熔池形貌稳定性与表面张力梯度驱动的马兰戈尼对流形成协同效应，促进热量向熔池中心聚集，使温度分布均匀性提升至0.92，且流场最大流速稳定于0.12~0.13 m/s，熔覆层对扫描速度敏感性较低；温度与流速分布具有方向依赖性，边缘区域流动更为剧烈。研究结果为优化激光熔覆工艺参数、提升熔覆层形貌稳定性提供了理论依据。

来源：2026年第3期

《机床与液压》期刊编辑部

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