Моделирование процессов испарения металла и газодинамики металлического пара в парогазовом канале при лазерной сварке

Abstract

Предложены самосогласованные математические модели процессов испарения металла, поверхностной конденсации и газодинамики металлического пара внутри парогазового канала, формирующегося в расплавленном металле при лазерной сварке с глубоким проплавлением. Проведен численный анализ тепловых и газодинамических характеристик потока пара в парогазовом канале при лазерной сварке стали. Исследовано влияние газодинамических процессов на состояние пара в парогазовом канале, его давление на стенку канала и теплообмен в ванне расплава за счет процессов испарения и конденсации на ее свободной поверхности.The self-consistent mathematical models are suggested to describe the processes of metal evaporation, surface condensation and gas-dynamics of the metal vapour inside a keyhole formed in molten metal in deep-penetration laser welding. Numerical analysis of thermal and gas-dynamic characteristics of a flow of vapour inside the keyhole in laser welding of steel has been conducted. The effect of gas-dynamic processes on the state of vapour in the keyhole, its pressure on the keyhole wall, and heat exchange in the molten pool induced by the processes of evaporation and condensation on its free surface has been studied.