مدل سازی سه بعدی المان محدود پوشش کاری لیزری با تزریق پودر نانو

روش پوشش کاری لیزری با به کارگیری ابزاری با خواص یکتا همچون لیزر، نتایج منحصر به فردی نیز در جلوگیری از خوردگی و سایش قطعات فلزی دارد. در این روش از لیزر به منظور ذوب کردن سطح فلزی که می خواهیم آن را پوشش دهیم استفاده می شود. لیزر پر توان سطح فلز زیرلایه را ذوب کرده و حوضچه ای مذاب ایجاد خواهد شد. با افزودن پودر مواد افزایشی توسط یک سیستم نازل به حوضچه مذاب و در اثر فرآیند انجماد سریع، لایه ای با کیفیت بالا روی سطح زیرلایه بوجود خواهد آمد. لیزر به واسطه خواصی چون همدوسی، جهتمندی و غیره پرتوئی پرقدرت است که از آن می توان در انجام عملیات حرارتی به منظور بهبود در خواص سطوح فلزی استفاده کرد. همچنین پرتو لیزر در نقطه ای بسیار کوچک کانونی می شود که در نتیجه منطقه ای که توسط پرتو لیزر حرارت داده می شود منطقه ای کوچک خواهد بود. این خاصیت سبب می شود از روش پوشش کاری لیزری در پوشش دادن قطعات حساس به حرارت همچون تیغه های توربین استفاده شود. مدل سازی هر چه نزدیکتر به واقعیت فیزیکی مساله سبب کاهش در هزینه های انجام آزمایش به روش آزمون و خطا و همینطور افزایش سرعت انجام فرآیند خواهد شد. در پژوهش پیش رو قصد داریم یکی از کاملترین مدل های سه بعدی را که تا کنون برای فرآیند پوشش کاری لیزری در نظر گرفته شده است بررسی کنیم. تفاوت مدل ارائه شده در این پژوهش با سایر مدل های موجود در این است که در اینجا ما تاثیر افزودن مقداری از مواد نانو ساختار به داخل پودر مواد افزایشی را نیز در محاسباتمان وارد کرده ایم. مواد نانو ساختار به واسطه ساختار دانه ای شان انرژی پرتو لیزر را بیشتر از سایر مواد جذب می کنند. همانطور که خواهیم دید این خاصیت سبب خواهد شد لایه ای با کیفیت بالاتر و با شکستگی کمتر داشته باشیم.