基于不同屏蔽气氛下激光抛光65Mn钢自由表面演变的数值分析
Abstract
数值模拟是揭示激光抛光复杂物理机制的重要工具。然而，目前研究主要局限于氩气环境，尚未形成多气氛条件下的系统性数值分析。鉴于此，本文构建了融合流体力学与热质传递的二维轴对称瞬态数值模型，综合考虑毛细管效应、热毛细对流及化学反应等多物理场耦合作用，对水、氩气、空气和氧气四种屏蔽气氛下的65Mn钢激光抛光过程进行对比研究。通过分析不同屏蔽气氛对温度场分布、熔池动态行为及自由表面形貌演化的影响规律，发现优化工艺参数（激光功率为200 W、扫描速度为300 mm/s、光斑半径为300 μm）下，四种屏蔽气氛都能改变65Mn钢的表面质量，其中水气氛下展现出最优抛光效果，表面粗糙度从2.89 μm降低到0.54 μm，降低了81.3%。相较之下，氩气（76.5%）、空气（69.6%）和氧气（62.9%）气氛下的改善效果依次递减。此外，该研究还建立了激光功率、扫描速度、光斑半径与表面粗糙度的量化关系模型，通过合理调控工艺参数可有效控制热输入，从而提高表面质量。
Fields of Study & Subjects
Laser Material Processing Techniques
Advanced Surface Polishing Techniques
Advanced Machining and Optimization Techniques
Publication details
- Journal / source
- Laser & Optoelectronics Progress
- Volume
- 63
- Issue
- 1
- Pages
- 0114005–0114005
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- EN