Розробка фізичної та математичної моделі потоків газу в потрійному коаксіальному соплі

Анотація

Метод коаксіальної лазерної обробки порошкових матеріалів є високо продуктивним і здійснюється в захисній атмосфері. Потоки захисного газу формують форму та структуру конуса частинок таким чином, що при збільшенні осьового потоку захисного газу всередині потоку частинок утворюється циліндрична порожнина, крім того, газ динамічно впливає на ванну розплавленого металу, і нанесений валик буде утворюватися лише на краях потоку, з западиною в середині, що призведе до незлиття шарів у матеріалі. Зовнішній захисний газовий потік буде стискати потік частинок, і якщо він перевищить певне критичне значення, то зможе його заблокувати з відхиленням фокусу від поверхні наплавлення. У зв’язку з цим потоки транспортуючих та захисних газів повинні подаватися в зону обробки в певному співвідношенні, щоб отримати нанесений метал із мінімальною кількістю дефектів. При цьому необхідно забезпечити подачу захисного газу з такою швидкістю потоку, яка забезпечить захист нанесеного металу до його кристалізації. Метою цього дослідження є визначення параметрів газових потоків у потрійній коаксіальній насадці та геометричних параметрів захищеної зони на поверхні за заданих умов наплавлення. В результаті розрахунку були визначені швидкість потоків у каналах, лінії струму, розподіл тисків і густин у розрахунковій області. На основі розрахунків можна зробити наступні висновки: швидкість потоків у середній частині поточної області вирівнюється. У центральній частині швидкість потоку досягає 12 м/с, ближче до периферії швидкість знижується до 4 м/с. Розмір області, захищеної потоком газу на поверхні, не перевищує одного діаметра вихідного отвору від осі насадки, тобто розмір захищеної області дорівнює двом діаметрам насадки.