理解激光辅助超高频感应送丝沉积过程中的热力学过程

摘要： 本研究提出了一种新型金属沉积方法——激光辅助超高频感应（UHF）沉积法。该方法以超高频感应热作为熔化沉积金属的主要热源，激光热作为辅助热源为沉积金属与基体提供高温表面以实现高效熔合。通过建立电磁场与温度场耦合的数值模型，揭示了激光辅助UHF感应沉积的热过程机理，并针对两种热源的不同组合状态开展数值研究，阐明了其对熔覆层熔深的影响机制。结果表明：超高频感应热通过提升沉积金属温度来增加熔覆层熔深，激光热则通过提供高温基体表面促进熔深增加；减小激光束与金属丝间距同样能提升基体表面温度进而增大熔深。基于热过程分析提出了特征温度T peak1、T peak2和T interval的判定标准，用于控制热过程并防止熔覆层出现过大的熔深。沉积实验验证了该方法的工艺可行性及数值模型的准确性，熔覆层性能评估证明控制热过程是确保熔覆层性能的关键。该数值模型与特征温度判定标准为沉积过程中热过程控制提供了有效途径，从而可保障熔覆层的合理性能。