超声对激光熔覆成形中熔池润湿行为的影响研究

目的 对比有无超声作用下熔体润湿行为,阐明超声对于熔体润湿行为的影响及作用机制,为超声辅助激光熔覆高质量成形提供参考。方法 基于高速相机拍摄研究了超声对于液滴润湿性的作用效果,进而研究了超声辅助激光熔覆过程中熔池的润湿行为,使用Canny算法提取熔池轮廓,采用体视显微镜和共聚焦显微镜观察试样宏观形貌,采用光学显微镜观察分析微观组织。结果 将超声振动施加于金属液滴,其在基板表面润湿性增强,金属液滴与基板接触面积增大39.3%。在熔覆过程中引入超声振动,熔池面积显著增大。随着超声功率比的增强,熔覆层的熔高降低,熔深减小,熔宽逐渐增大,熔覆层逐渐由弧形轮廓变为扁平。当超声功率比为80%时,熔覆层高度为无超声下的75.2%,熔覆层和基体之间的润湿性显著改善。在微观形貌上,超声能够改变晶粒生长方向,抑制枝晶外延生长。结论 超声振动作用于激光熔覆过程中,促进了熔体的润湿作用且加大了熔池流动性。熔体润湿行为的改变导致扁平熔覆层形状的形成,熔覆过程中熔池面积增大,熔池流动性增强,导致晶粒生长方向与枝晶长度的改变。