Stručne sú opísané sily pôsobiace na taveninu s laserovým povlakom vrátane povrchového napätia, viskóznej šmykovej sily, gravitácie a tlaku ochranného plynu a stručne je analyzovaný mechanizmus tvorby povlakovej vrstvy z hľadiska rastu tkaniva a toku roztaveného bazéna. Zároveň sú zhrnuté zákony distribúcie energie a rovnice rôznych modelov zdrojov tepla používaných pri simulácii laserového plášťa, vrátane povrchového Gaussovho zdroja tepla, povrchového prstencového zdroja tepla, Gaussovho zdroja telesného tepla, elipsoidného zdroja tepla a kombinovaného zdroja telesného tepla. Na tomto základe výskum pokračuje v numerickej simulácii teplotného poľa a prúdového poľa laserové opláštenie tavný bazén doma iv zahraničí v posledných rokoch klasifikuje a prehodnocuje a analyzuje výhody a nevýhody rôznych modelov zdrojov tepla. Sú zhrnuté použiteľné prostredie rôznych zdrojov tepla a distribučné zákony získaného teplotného poľa a prúdového poľa. Okrem toho sú zhrnuté metódy výskumu voľnej hladiny kvapaliny v roztavenom kúpeli a zhrnuté metódy overovania numerických simulačných modelov teplotného poľa a prúdového poľa. Zároveň, vzhľadom na problémy, ktoré existujú v numerickom simulačnom výskume tavného bazéna laserového plátovania, sú zhrnuté z hľadiska numerických modelov a okrajových podmienok a nakoniec je perspektívne smerovanie budúceho vývoja.

Laserové plátovanie je nový proces povrchovej úpravy a opravy materiálov. Pridáva obkladový materiál na povrch substrátu nanášaním alebo podávaním prášku a využíva vysokoenergetický laserový lúč na rýchle roztavenie materiálu obkladovej vrstvy na vytvorenie obkladovej vrstvy s dobrou metalurgickou väzbou na povrchu substrátu, čím sa mení zloženie substrátu. povrchu a zlepšenie povrchových vlastností materiálu [1]. Počas procesu pokovovania laserom nie je roztavený kúpeľ stabilný a bude narušený tokom Marangoni, vstrekovaním prášku, dodávaním prášku, turbulenciou v ochrannom plyne a premenlivými parametrami spracovania [2]. Veľký počet štúdií ukázal, že Marangoniho sila poháňaná povrchovým napätím má dôležitý vplyv na tok roztaveného kúpeľa [3-4], čo je tiež kľúčový faktor pri určovaní morfológie a riedenia obkladovej vrstvy. Správanie prúdenia v roztavenom kúpeli má priamy vplyv na vývoj štruktúry materiálu. Dynamika tekutín a geometrický vývoj tekutého kúpeľa priamo súvisia s mechanickými vlastnosťami materiálu na výrobu prísad. Pretože sa roztavený kúpeľ vytvorí v extrémne krátkom čase a veľkosť roztaveného kúpeľa je malá, je takmer nemožné presne monitorovať okamžitý vývoj roztaveného kúpeľa v reálnom čase počas experimentu. S rozvojom počítačovej technológie sa preto hlavným prúdom stala numerická simulácia správania sa dynamického prúdenia vo vnútri roztaveného bazéna prostredníctvom simulácie konečných prvkov. Pri numerickej simulácii roztaveného bazéna s laserovým obkladom je kľúčom k získaniu presných výsledkov numerickej simulácie primeraný model zdroja tepla. Vo všeobecnosti je zodpovedajúci model zdroja tepla stanovený podľa laserového zdroja tepla požadovaného skutočnými pracovnými podmienkami. Dĺžka extinkcie materiálu závisí hlavne od absorpčného koeficientu materiálu pre konkrétnu vlnovú dĺžku lasera. Podľa dĺžky extinkcie materiálu k laseru možno model zdroja tepla v procese laserového plátovania rozdeliť na zdroj povrchového tepla a zdroj tepla tela. Ak laser pôsobí na povrch materiálu, energia lasera sa po krátkej vzdialenosti prenosu zníži na 0. Dá sa predpokladať, že energia je úplne absorbovaná na povrchu materiálu a absorpciu laserovej energie matricovým materiálom možno nazvať povrchovou absorpciou; ak je hĺbka prenosu hlboká, dokonca presahuje hrúbku materiálu, možno to nazvať absorpciou tela [5].

Tento článok najprv stručne popisuje mechanizmus tvorby roztaveného bazéna s laserovým obkladom a potom klasifikuje a hodnotí pokrok vo výskume numerickej simulácie roztaveného bazéna s laserovým obkladom podľa niekoľkých široko používaných modelov zdrojov tepla, sumarizuje stav výskumu teplotného poľa roztaveného bazéna a numerického poľa prietoku simuláciu pod rôznymi zdrojmi tepla a nakoniec sa teší na problém simulácie roztaveného bazéna laserového obkladu.

1 Mechanizmus formovania roztaveného bazéna laserového obkladu

Počas procesu laserového plátovania je hustota energie laserového vstupu vysoká. Vedenie tepla a konvekcia riadi fyzikálny vývoj roztaveného kúpeľa a priamo určuje teplotné pole a rozloženie prúdového poľa v roztavenom kúpeli. Tavenina s laserovým obkladom môže vo veľmi krátkom čase dosiahnuť rovnováhu, v ktorej je veľký teplotný gradient a rýchla cyklická konvekcia. Zaostrený laserový lúč sa ožaruje na kovový substrát, teplota substrátu stúpa a roztaví sa a vytvorí roztavený kúpeľ. Tryska rozprašuje kovový prášok do roztaveného kúpeľa synchrónne. Tekutý kov v roztavenom bazéne konvekuje pôsobením Marangoniho napätia. Teplota vo vnútri roztaveného bazéna sa postupne stáva rovnomernou. Tavenina tečie k okraju roztaveného kúpeľa, dosahuje povrch roztaveného kúpeľa a tuhne a vytvára obkladovú vrstvu. Song a spol. [6] analyzovali tvorbu roztaveného kúpeľa, vnútorný konvekčný vzor a správanie pri tuhnutí obkladovej vrstvy.

Sily v roztavenom bazéne sú zložité. Hlavnou hnacou silou pre prúdenie tekutiny v roztavenom bazéne je Marangoniho prúd generovaný rovnováhou medzi vztlakom a gradientom povrchového napätia a viskóznou šmykovou silou [7]. Shi Jianjun [8] analyzoval trojrozmernú silu roztaveného bazéna. Silová analýza roztaveného kúpeľa je znázornená na obrázku 1, ktorý zahŕňa hlavne povrchové napätie Fγ, viskóznu šmykovú silu Fμ, gravitáciu G a tlak ochranného plynu Fp a θ je uhol vychýlenia substrátu. Pri kombinovanom pôsobení povrchového napätia, gravitácie, viskóznej šmykovej sily a tlaku ochranného plynu tvorí roztavený kov dynamicky vyvážený kúpeľ roztaveného kovu. Spomedzi nich má povrchové napätie najväčší vplyv na roztavený bazén a prúdenie tekutiny v roztavenom bazéne je poháňané hlavne Marangoniho konvekciou poháňanou povrchovým napätím.

2 Postup výskumu modelu zdroja tepla pre numerickú simuláciu laserového plášťa

2.1 Povrchový Gaussov zdroj tepla

V súčasnosti väčšina numerických simulácií laserového plášťa používa gaussovský model zdroja tepla, ako je znázornené na obrázku 2. Energia lasera je normálne rozložená v priestore, pričom viac je v strede a menej na okraji, čo je v súlade so skutočným procesom spracovania. Avšak distribúcia energie v smere hĺbky roztaveného bazéna sa ignoruje, takže nie je vhodný pre pracovné podmienky s hlbším roztaveným bazénom.

Vyjadrenie rovnice hustoty tepelného toku je: Pozri vzorce (1) a (2) na obrázku. Kde: q(r) je povrchový tepelný tok pri polomere r, W/m2; R je vzdialenosť od stredu škvrny, m; c je koeficient koncentrácie tepelného toku, m2; qm je maximálny tepelný tok v strede zdroja tepla, W/m2; P je výkon lasera, W; η je miera využitia lasera.

Gaussov povrchový zdroj tepla je vhodný pre podmienky spracovania s malou šírkou a hĺbkou roztaveného bazéna a hrúbkou obkladovej vrstvy. Pre numerickú simuláciu teplotného poľa roztaveného bazéna Wang Zhijian et al. [10] použili Gaussov povrchový zdroj tepla na numerickú simuláciu procesu tuhnutia jednopriechodového jednovrstvového laserového roztaveného kúpeľa titánovej zliatiny TC4. Štúdia zistila, že pri jednopriechodovom laserovom plátovaní je v dôsledku rýchleho prenosu tepla na chvoste teplo na prednom konci roztaveného kúpeľa koncentrovanejšie ako na zadnom konci a hĺbka roztavenia je väčšia. So zvyšujúcim sa výkonom lasera sa postupne zvyšuje hĺbka roztaveného bazéna a rozsah tepelne ovplyvnenej zóny v dôsledku zvýšenia príkonu energie. Pant a kol. [11] vytvorili model miešania roztaveného kúpeľa založený na metóde konečných prvkov a študovali správanie sa pri prenose tepla roztaveného kúpeľa počas tavenia nanášaním laserom. Výsledky ukazujú, že roztavený bazén je vpredu eliptický a má tvar kométy s natiahnutým chvostom. Šírka roztaveného kúpeľa sa zväčšuje so zvyšovaním výkonu lasera (ako je znázornené na obrázku 3). Rýchlosť chladenia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou skenovania a zvýšenie výkonu lasera zvýši teplotný gradient v roztavenom bazéne a rýchlosť chladenia sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši.

Okrem toho niektorí vedci študovali trojrozmernú morfologickú simuláciu roztaveného bazéna pod Gaussovým povrchovým zdrojom tepla. Fallah a spol. [12] navrhli prechodovú simuláciu modelu konečných prvkov na predpovedanie veľkosti a morfologického vývoja roztaveného kúpeľa počas nanášania laserového prášku. Výsledky ukázali, že simulovaný predpokladaný profil roztaveného bazéna bol blízky experimentu,
ale nebola vykonaná žiadna špecifická analýza teplotného poľa a prietokového poľa roztaveného kúpeľa. Gao a spol. [13] vytvorili trojrozmerný numerický predikčný model pre jednopriechodové spracovanie počas laserového plátovania. Pomocou Gaussovho distribučného zdroja tepla a na základe metódy jednotiek narodenia a smrti nie je potrebné vopred nastavovať geometrický tvar obkladovej vrstvy. Prechodné teplotné pole a geometrická štruktúra obkladovej vrstvy sa vypočítajú súčasne. Získaný tvar obkladu je v dobrej zhode s experimentálnymi výsledkami, ako je znázornené na obrázku 4. Okrem toho sa analyzoval aj vplyv parametrov procesu na teplotné pole a geometrický tvar obkladovej vrstvy.

Niektorí vedci vopred nastavia trojrozmerný tvar obkladovej vrstvy, keď použijú Gaussov povrchový zdroj tepla na simuláciu prietokového poľa roztaveného bazéna. Liu Han a kol. [14] vytvorili trojrozmerný model založený na skutočnej veľkosti obrysu depozičnej vrstvy v numerickej simulačnej štúdii teplotného poľa a napäťového poľa v procese trojrozmerného tvárnenia laserom. Na tomto základe bol zostavený model konečných prvkov roztaveného kúpeľa synchrónneho nanášania hodvábu a prášku a získal sa distribučný zákon prietokového poľa roztaveného kúpeľa. Na priereze roztaveného kúpeľa sa vytvoria dve symetricky rozdelené cirkulácie a generujú sa dve radiálne cirkulácie, jedna silná vpredu a jedna slabá vzadu. Distribúcia tekutiny na hornom povrchu roztaveného kúpeľa vykazuje zákon difúzie od stredu k okraju. Li a spol. [15] vytvorili multipolový väzbový model procesu plátovania diskov laserom na základe softvéru COMSOL a vypočítali tepelno-fyzikálne vlastnosti materiálu pomocou metódy CALPHAD. Pomocou gaussovského povrchového zdroja tepla sa komplexne zvážila interakcia medzi laserovým lúčom a práškom a podmienky napätia vo vnútri roztaveného kúpeľa a získal sa zákon zmeny teplotného poľa a prietokového poľa počas procesu plátovania diskov laserom. Tavenina je elipsoidná a najvyššia teplota sa vyskytuje v zadnej časti stredu taveniny. V počiatočnom štádiu opláštenia je prietok roztaveného kúpeľa nízky a vedenie tepla hrá hlavnú úlohu pri prenose energie roztaveného kúpeľa; ako proces pokrývania pokračuje, rýchlosť prúdenia roztaveného kovu v roztavenom kúpeli sa zrýchľuje a hlavnú úlohu v tomto čase zohráva konvekcia tepla, ako je znázornené na obrázkoch 5 a 6.

2.2 Plošný prstencový zdroj tepla

Povrchový prstencový zdroj tepla je model zdroja tepla jedinečný pre numerickú simuláciu dutého prstencového laserového plášťa. Je založený na novom procese dutého prstencového laserového plátovania „dutým lúčom a podávaním prášku v lúči“, ktorý má jedinečné výhody oproti tradičnému plátovaniu „pevným laserom“. Jeho základným princípom je premena plného lúča na dutý prstencový lúč pomocou systému premeny lúča [16-17] tak, že oblasť koncentrácie distribúcie energie sa mení od stredu k vonkajšiemu okraju (ako je znázornené na obrázku 7), čo môže eliminovať jav neúplného natavenia na okraji roztaveného kanála spôsobený Gaussovým pevným laserovým plátovaním a zlepšiť nevýhodu zlého metalurgického spojenia [18].

Rozloženie energie v jeho prstencovej oblasti je tiež ako Gaussovo rozdelenie a funkcia rozloženia energie je: Pozri vzorec (3) na obrázku. Kde: R0 je vonkajší priemer lasera v ohniskovej polohe, mm; z je rozostrenie, mm; φ je uhol medzi dutým laserovým lúčom a horizontálnym smerom; ξ je koeficient polohy energetického vrcholu.

Tian Meiling a kol. [18] použili softvér na analýzu konečných prvkov ANSYS na simuláciu teplotného poľa prstencovej dutej laserovej taveniny a vykonali teoretickú analýzu trojrozmerného rozloženia prúdového poľa. Prietokové pole dutého laserového plášťa roztaveného bazéna vykazovalo symetrické rozloženie prúdenia so štyrmi prstencami, ako je znázornené na obrázku 8. Shi Gaolian [20] použil softvér konečných prvkov ANSYS a založený na modeli povrchového dutého prstencového zdroja tepla na simuláciu prechodovej teploty poli roztaveného kúpeľa vzorky ocele 45 pokrytej zliatinou Fe313 a získal sa zákon vývoja teplotného poľa roztaveného kúpeľa dutého laserového povlaku. V dôsledku efektu akumulácie tepla počas procesu opláštenia sa teplota v roztavenom bazéne postupne zvyšuje so zvyšujúcim sa časom snímania a výškou. Tvar, poloha a rozloženie hustoty energie roztaveného kúpeľa a kvalita tvarovaného dielu sa výrazne zmení so zmenou pracovného cyklu. Li Guangqi a kol. [21] simulovali zaťaženie dutého prstencového lasera na základe softvéru ANSYS pomocou jazyka APDL v kombinácii s metódou jednotiek narodenia a smrti a získali distribučný zákon teplotného poľa plášťovej vrstvy. Celkové rozloženie teplotného poľa počas procesu opláštenia bolo „v tvare kométy“. V počiatočnom štádiu skenovania škvrna vykazovala úplný prstencový tvar s rovnakým teoretickým rozložením energie. Ako proces skenovania postupoval, vysokoteplotná oblasť sa ako celok posunula dozadu, postupne sa vyvinula z prstencového tvaru do sedlového tvaru, ako je znázornené na obrázku 9. To potvrdzuje charakteristiku laserovej energie dutého prstenca „nízka v strede“. a vysoko na okraji“. Okrem toho povrchová vrstva teplotného poľa obkladovej vrstvy vykazovala „tvar hlbokého údolia“, s vysokými na oboch stranách a nízkymi v strede a v smere hĺbky obkladovej vrstvy teplota postupne klesala s rastúcou hĺbkou. , ako je znázornené na obrázku 10.

2.3 Gaussov zdroj tepla tela

V skutočnom procese laserového plátovania sa laserový lúč pohybuje určitou rýchlosťou a distribúcia energie nie je rovnomerná, najmä distribúcia energie svetelného zdroja kolmo na smer skenovania je úplne odlišná a model povrchového zdroja tepla nemôže preniknúť do roztavený bazén. Preto vznikol zdroj telesného tepla. Laserová energia telesného zdroja tepla sa neukladá len na povrch práškovej vrstvy, ale môže prenikať aj do vnútra obkladovej vrstvy, čo zlepšuje presnosť výpočtu prechodového teplotného poľa alebo prietokového poľa roztaveného bazéna [ 22]. Niektorí vedci vytvorili rotačný zdroj tepla Gaussovho telesa založený na modeli Gaussovho povrchového zdroja tepla, ako je znázornené na obrázku 11. Rotujúce Gaussovo povrchové teleso je vytvorené rotáciou Gaussovej krivky okolo jej osi symetrie. Za predpokladu, že energia zdroja tepla je rozložená vo vnútri tohto povrchového telesa, hustota tepelného toku v priereze je Gaussovo rozdelenie.

Funkcia rozdelenia energie je: pozri vzorce (4) a (5) na obrázku. Kde: e je prirodzená báza; R0 je polomer otvoru zdroja tepla; H je výška zdroja tepla; Q je výkon zdroja tepla.

Gaussov zdroj tepla je najpoužívanejší model zdroja tepla na numerickú simuláciu tavného bazéna s laserovým obkladom. Zhang Kerong a kol. [24] numericky simulovali prechodný proces laserového hĺbkového zvárania kľúčovej dierky z titánovej zliatiny TC4 na základe modelu rotujúceho Gaussovho objemového zdroja tepla a ďalej analyzovali vplyv rôznych parametrov procesu na morfológiu kľúčovej dierky v kombinácii s experimentmi. Štúdia ukázala, že so zvýšením hustoty energie lasera, zvýšením výkonu lasera alebo znížením priemeru bodu sa hĺbka kľúčovej dierky zväčšila a veľkosť sa zväčšila. Priemer škvrny je procesný parameter s najväčším vplyvom na morfológiu kľúčovej dierky. Sun a kol. [25] simulovali práškové častice depozície smerovej energie lasera na základe plynulého softvéru s použitím modelu diskrétnej fázy a analyzovali morfológiu vrstvy nanášania prášku a distribúciu teplotných a rýchlostných polí v kombinácii s modelom Gaussovho zdroja tepla. Výsledky ukazujú, že pri priamom nanášaní vysokorýchlostnej laserovej energie je rýchlosť toku smerom nadol v oblasti pôsobenia prášku dominantná v dôsledku tlaku spôsobeného podávaním prášku, ako je znázornené na obrázku 12.

V numerickej simulácii morfológie roztaveného bazéna na základe Gaussovho zdroja tepla. Chai a kol. [26] vytvorili numerický model laserového plátovania na naklonenom substráte na základe metódy bunkového automatu a simulovali vplyv rôznych uhlov sklonu na relatívnu plochu prierezu, šírku, výšku a odsadenie vrcholu plátovacej vrstvy, ako je znázornené na Obr. Obrázok 13. Výsledky ukazujú, že relatívna plocha prierezu sa najprv zväčšuje, potom zmenšuje a potom má tendenciu byť stabilná so zvyšovaním uhla sklonu substrátu; šírka obkladovej vrstvy sa zväčšuje so zvyšovaním uhla sklonu a výška sa najprv zväčšuje a potom zmenšuje; so zvyšovaním uhla sklonu substrátu sa gravitačná zložka obkladovej vrstvy zväčšuje a postupne sa zväčšuje odsadenie vrcholu.

2.4 Elipsoidný zdroj tepla

Distribúcia energie v roztavenom bazéne v laserovom opláštení často nie je trojrozmerným Gaussovým rotačným telesom. Pre presnejšiu simuláciu veľkosti a tvaru roztaveného bazéna je navrhnutý elipsoidný distribučný zdroj tepla telesa. Existujú dva typy elipsoidných zdrojov tepla: jeden elipsoidný zdroj tepla s predo-zadnou symetriou a dvojitý elipsoidný zdroj tepla s rôznym rozdelením energie spredu dozadu. V prvých dňoch niektorí učenci navrhovali pologuľový zdroj tepla [27] a jeho funkcia distribúcie energie je: pozri vzorec (6) na obrázku. Kde: q(x,y,z) je hustota tepelného toku bodu (x,y,z) v súradnicovom systéme; c je polomer gule; Q je množstvo privedeného tepla.

Podľa veľkého množstva experimentálnych pozorovaní skutočný zdroj tepla nie je symetricky rozdelený vpredu a vzadu. Preto výskumníci navrhli dvojitý elipsoidný zdroj tepla (ako je znázornené na obrázku 14), pričom predná a zadná časť sú dva 1/4 elipsoidy.

Jeho predné a zadné funkcie distribúcie energie sú: Pozri vzorec (7) na obrázku. Kde: qf a qr sú rozloženie tepelného toku v prednej a zadnej polovici elipsoidu; af a ar sú poloosi predného a zadného polovičného elipsoidu; bh a ch sú ďalšie dve poloosi predného a zadného polovičného elipsoidu a dve krátke poloosi dvoch elipsoidov sú rovnaké; ff a fr sú podiely vneseného tepla do prednej a zadnej polovice elipsoidu a ff + fr = 1.

Vzhľadom na veľkú veľkosť roztaveného kúpeľa generovaného elipsoidným zdrojom tepla je široko používaný pri numerickej simulácii procesov laserového spracovania, ako je laserové zváranie [29-30] a vopred nastavené laserové plátovanie. Hocine a spol. [31] analyzovali rozdiely medzi tromi modelmi zdroja tepla (elipsoidný zdroj tepla, dvojitý elipsoidný zdroj tepla a valcový zdroj tepla) pri simulácii vývoja teplotného poľa a obrysu roztaveného kúpeľa pri selektívnom tavení laserom. Výsledky ukázali, že tri modely zdrojov tepla majú svoje vlastné jedinečné výhody pri výpočte teplotného poľa a obrysu roztaveného bazéna. Valcový zdroj tepla je vhodný na výpočet teplotného poľa tavného kúpeľa, zatiaľ čo elipsoidný zdroj tepla má vyššiu presnosť pri výpočte obrysu tavného kúpeľa. Luo Xinlei a kol. [32] použili ANSYS APDL na simuláciu teplotného poľa jednokanálového selektívneho laserového tavenia a porovnali výsledky simulácie pod Gaussovým povrchovým zdrojom tepla a dvojitým elipsoidným zdrojom tepla. Výsledky ukazujú, že dvojitý elipsoidný zdroj tepla má lepšiu zhodu s experimentálnymi výsledkami ako gaussovský povrchový zdroj tepla, pretože jeho distribúcia energie je bližšie k skutočnému laserovému zdroju tepla. V procese selektívneho laserového tavenia, bez zmeny hustoty vstupnej energie lasera, zvýšenie výkonu lasera a rýchlosti skenovania výrazne zvýši hĺbku a šírku roztaveného kúpeľa, ako je znázornené na obrázku 15.

Niektorí vedci tiež vykonali hĺbkový výskum zmien teplotného poľa v roztavenom bazéne pri rôznych procesných parametroch. Hao Xiaojie [33] použil softvér ABAQUS na analýzu zmien teplotného poľa počas selektívneho laserového tavenia. Použil dvojitý elipsoidný zdroj tepla, ktorý rozložil príkon laserovej energie v určitom objeme a aplikoval ho na uzly materiálového modelu vo forme hustoty tepelného toku. Študoval vplyv rôznych parametrov procesu na teplotné pole pri tavení laserom. Keď sa zvýši iba výkon lasera, priemerná rýchlosť ohrevu a rýchlosť ochladzovania v roztavenom kúpeli a veľkosť roztaveného kúpeľa sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši; keď sa zvyšuje iba rýchlosť skenovania, priemerná rýchlosť ohrevu a rýchlosť ochladzovania v roztavenom kúpeli sa neustále zvyšujú, zatiaľ čo veľkosť roztaveného kúpeľa sa relatívne zmenšuje; skenovacia vzdialenosť ovplyvňuje pretavovací efekt medzi kanálmi taveniny, zatiaľ čo hrúbka prášku ovplyvňuje väzbový efekt medzi skenovacími vrstvami.

2.5 Kombinovaný zdroj tepla

Jediný objemový distribučný zdroj tepla zjednodušuje distribučný zákon zdroja tepla v smere hĺbky roztaveného kúpeľa a nerozlišuje distribučný rozdiel laserovej energie na povrchu a vo vnútri roztaveného kúpeľa [34]. Preto sú odvodené kombinované zdroje tepla, ako je segmentovaný zdroj tepla tela, kombinovaný zdroj tepla s dvojitým elipsoidným kužeľom a kombinovaný zdroj tepla kombinujúci Gaussov povrchový zdroj tepla a zdroj tepla tela. Kombinovaný zdroj tepla spája výhody povrchového zdroja tepla a telesného zdroja tepla, viac zodpovedá skutočným pracovným podmienkam a má vyššiu presnosť simulácie. V kombinovanom zdroji tepla je povrchovým zdrojom tepla vo všeobecnosti gaussovský plošný zdroj tepla s distribúciou tepelného toku a zdrojom telesného tepla je vo všeobecnosti lineárne tlmený zdroj tepla v Gaussovom valci alebo rotačný zdroj tepla telesa s klesajúcim tepelným tokom [35].

Cai Haipeng a kol. [36] vylepšili zdroj zváracieho tepla na základe pohybujúceho sa Gaussovho zdroja tepla, vytvorili segmentovaný model zdroja tepla, použili hrubé mriežky a vhodnú segmentáciu zdroja tepla na výpočet problému deformácie zvárania a skombinovali technológiu lokálnej rafinovanej mriežky na simuláciu vývoj stresu. Wang Qibing a kol. [37] použili kombinovaný zdroj tepla kombinujúci hornú časť dvojitého elipsoidného zdroja tepla a spodnú časť zdroja tepla Gaussovho rotujúceho telesa na simuláciu tepla roztaveného bazéna a prúdového poľa počas laserovo-MIG hybridného zvárania invarskej ocele. Výsledky ukázali, že distribúcia teplotného poľa roztaveného bazéna simulovaná kombinovaným zdrojom tepla bola v zásade konzistentná so skutočnými experimentálnymi výsledkami. Xie Yinkai a spol. [38] vytvorili kombinovaný zdroj tepla parabolického rotačného zdroja tepla (spodná polovica) a valcového zdroja tepla (horná polovica) (ako je znázornené na obrázku 16) na simuláciu špecifických porúch veľkosti roztaveného bazéna, toku taveniny a plynu. -rozhranie bez kvapalín počas laserového selektívneho tavenia. Pri jednopriechodovom plátovaní dominuje rýchlosť skenovania a hrúbka práškovej vrstvy faktorom tvorby pórov. Pri viacpriechodovom opláštení sú faktormi ovplyvňujúcimi tvorbu pórov najmä snímacia vzdialenosť a počet pórov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa snímacou vzdialenosťou.

Wang Yiwen a kol. [39] vytvorili trojrozmerný symetrický numerický model pre prechodný pohyb a prenos tepla a hmoty v roztavenom kúpeli na základe softvéru Fluent. Pomocou trojrozmerného pologuľového Gaussovho zdroja tepla sa analyzoval vývojový proces a prietokové správanie rozhrania kvapalina/plyn roztaveného bazénu pri rôznych procesných parametroch a stanovil sa vzťah medzi prietokom, teplotou a veľkosťou roztaveného bazéna a kvalitou povrchu, ako je znázornené. na obrázkoch 17 a 18, v tomto poradí. Výsledky ukazujú, že morfológia jednopriechodovej obkladovej vrstvy získaná experimentom a simuláciou je podobná. Po vytvorení stabilného roztaveného kúpeľa tekutina v roztavenom kúpeli prúdi z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nízkou teplotou v radiálnom tvare a rýchlosť prúdenia sa postupne zvyšuje od stredu smerom von. Kamera sleduje prúdenie trosky v reálnom čase a smer prúdenia simulovaného prúdového poľa je konzistentný.

2.6 Iné modely zdroja tepla

S ďalším rozvojom výpočtovej techniky niektorí vedci ďalej optimalizovali existujúci model zdroja tepla podľa skutočných pracovných podmienok a vytvorili nový model zdroja tepla. Okrem toho je možné numerické simulácie za určitých špeciálnych podmienok spracovania dosiahnuť aj prostredníctvom špecifických modelov zdroja tepla, ako je model zdroja tepla širokopásmovým laserovým lúčom, model zdroja tepla s dutým prstencom atď.

Lei Dingzhong a kol. [40] použili softvér TracePro na simuláciu a analýzu svetelnej dráhy a distribúcie sústredeného bodového svetelného toku W vytvoreného širokopásmovou laserovou dýzou s privádzaním prášku vo svetle a vytvorili trojrozmerný matematický model širokopásmového dutého prstenca. laser na povrchu zrkadla. Tseng a kol. [41] navrhli model laserového zdroja tepla založený na softvéri SYSWELD, komplexne analyzovali vplyv charakteristík laserového lúča a procesných parametrov na teplotné pole a tvar plášťovej vrstvy a navrhli numerický model pre experimentálne overenie laserového plášťa, ktorý dokáže použiť na numerickú simuláciu iných procesov laserového spracovania. Liu a kol. [42] vytvorili model zdroja tepla širokopásmového laserového lúča a jeho funkcia distribúcie energie je: pozri vzorec (8) na obrázku.
Kde: Io = apP/(wd). α je koeficient absorpcie lasera, α=0; β je energetická účinnosť, β=0.75; P je výkon lasera; d je šírka širokopásmového laserového bodu, d = 0.98 mm; w je dĺžka širokopásmového laserového bodu, w=1.5 mm. Liu a kol. [15] študovali teplotné pole a napäťové pole jednopriechodovej plátovacej vrstvy v širokopásmovom laserovom plátovaní, kde distribúcia teplotného poľa je znázornená na obrázku 42. V kombinácii s údajmi o teplote sa dĺžka, šírka a hĺbka roztaveného materiálu bazén sa vypočítal. Zároveň sa diskutovalo o vplyve parametrov procesu, ako je výkon lasera a rýchlosť skenovania na veľkosť roztaveného kúpeľa, teplotný gradient, rýchlosť chladenia a rýchlosť tuhnutia. Okrem toho sa študovalo aj rozloženie poľa tepelného napätia obkladovej vrstvy v rôznych smeroch a na rôznych dráhach.

Feng Yiqi [43] vytvoril selektívny model mechaniky kvapalín roztaveného bazéna tavením laserom. Na základe charakteristík útlmu energie lasera vo vnútri práškového lôžka sa v simulácii použil zdroj tepla telesného útlmu intenzity lasera: pozri vzorec (9) na obrázku.
Výsledky simulácie modelu šírenia prášku boli importované do modelu mechaniky kvapalín v roztavenom bazéne, aby sa predpovedalo správanie toku v roztavenom bazéne, a vykonala sa hĺbková analýza vzťahu medzi správaním toku, otvormi a sféroidizačným účinkom roztaveného materiálu. bazén vo viacpriechodovom opláštení. Výsledky ukazujú, že spodný povrch prídavného materiálu má hustejšiu distribúciu prášku ako plochý spodný povrch. V dôsledku veľkej neistoty toku taveniny sa fenomén sféroidizácie vyskytuje hlavne na spodnom povrchu prídavného materiálu a nezatavené otvory sa väčšinou vytvárajú na zúžení kanála taveniny medzi viacerými vrstvami plášťa, ako je znázornené na obrázku 20.

Song a spol. [44] komplexne zvážili útlmový efekt interakcie medzi prúdom prášku a laserom a efekt chladiča neroztopených častíc prášku vstupujúcich do roztaveného kúpeľa. Na základe softvéru COMSOL bol vytvorený model zdroja tepla na simuláciu toku taveniny a povrchového napätia rozhrania plyn-kvapalina. Teplotné pole a rozloženie prúdového poľa sú znázornené na obrázku 21. Zároveň sa predpovedalo zakrivenie voľnej hladiny roztaveného kúpeľa a veľkosť obkladovej vrstvy. V troch rôznych smeroch prierezu je smer simulovaného teplotného gradientu konzistentný so smerom rastu zŕn. Experimentálne overenie šírky, výšky a hĺbky tavnej vrstvy ukazuje, že pri procesných parametroch s ohľadom na vplyv rôznych výkonov lasera, rýchlosti laserového skenovania a rýchlosti podávania prášku je maximálna chyba medzi výsledkami simulácie a výsledkami experimentu 10 %.

Xu Jiachao a kol. [45] vytvoril trojrozmerný matematický model dutého prstencového laserového zdroja tepla kombináciou myšlienky geometrického rotačného telesa a získal jeho matematický analytický vzorec nasledovne: pozri vzorec (10) na obrázku.

Kde: f1 je koeficient premeny energie, f1≤1; Q je tepelný príkon, W; μ je poloha energetického vrcholu, ktorá sa zvyčajne nachádza v strede oblasti kruhu, to znamená μ=(R+r)/2; a je 1/2 šírky kruhu, to znamená (Rr)/2; R a r sú vonkajší priemer a vnútorný priemer prstencovej škvrny, mm; c je hĺbka svetelného zdroja, mm. Príslušné parametre modelu zdroja tepla boli určené experimentálne a model bol načítaný na základe softvéru COMSOL na simuláciu prechodného rozloženia teplotného poľa a krivky tepelného cyklu plášťa prstencového lasera. Vrchol teploty a vrchol údolia sa znižujú a zvyšujú v dôsledku akumulácie tepla a vedenia tepla. Keď sa výška vrstvy zvyšuje, oblasť zvýšenia teploty nanesenej vrstvy sa stáva plochá.

V súhrne sú použiteľné prostredia niekoľkých široko používaných modelov laserových zdrojov tepla zhrnuté v tabuľke 1. V simulácii teplotného poľa sú trendy rozloženia teplotného poľa získané rôznymi modelmi podobné, všetky majú tvar eliptických komét a hlavný rozdiel sú rôzne oblasti s vysokou teplotou; v simulácii prietokového poľa je celkové rozloženie prietokového poľa roztaveného bazéna získané rôznymi modelmi zdroja tepla podobné a oblasť s vysokou rýchlosťou je tiež sústredená v strede roztaveného bazéna. Hlavný rozdiel je v tom, že veľkosť roztaveného bazéna je iná a model zdroja tepla s viac rozptýlenou distribúciou energie získava menšiu hĺbku a šírku topenia. Pretože parametre procesu sú v skutočnom procese opláštenia zložité, tabuľka 1 je len orientačná a model zdroja tepla by sa mal primerane vybrať podľa skutočných experimentálnych podmienok.

3 Postup výskumu voľného povrchu kvapaliny v numerickej simulácii laserového plátovania

V procese laserového plátovania je voľný povrch kvapaliny roztaveného bazéna v priamom kontakte so vzduchom, ktorý je ovplyvnený najmä povrchovým napätím a priamo určuje veľkostný profil obkladovej vrstvy. V súčasnosti medzi hlavné metódy štúdia voľnej hladiny tavného kúpeľa patrí metóda Level Set založená na pevných mriežkach, metóda Volume of Fluid, Coupled Level Set a metóda Volume of Fluid, metóda Phase Field a tzv. Ľubovoľná lagrangeovsko-eulerovská metóda založená na pohyblivých mriežkach.

3.1 Metóda nastavenia úrovne

Metóda množiny úrovní (LS), známa aj ako metóda funkcie izoplocha[49], používa na opis dynamického rozhrania funkciu poľa vzdialenosti. Metóda Level Set bola pôvodne navrhnutá na štúdium rozhrania viacfázového toku a teraz sa používa aj pri rozpoznávaní obrazu, rekonštrukcii rozhrania a iných oblastiach. Liu a kol.[50] použil metódu Level Set na sledovanie voľného povrchu roztaveného kovu pri selektívnom tavení laserom a zistil, že nestabilná porucha spôsobená zmenou povrchového napätia spôsobila lokálne priehlbiny na povrchu roztaveného bazéna, čím ovplyvnila drsnosť povrchu plášťa. vrstva po formovaní. Numerický rozptyl metódy LS je však pomerne závažný počas výpočtu, ktorý je náchylný na hromadné problémy s nekonzervovaním.

3.2 Objem tekutiny Metóda

Metóda Volume of Fluid (VOF) opisuje voľné rozhranie definovaním funkcie objemového zlomku a rekonštruuje rozhranie riešením objemového zlomku v jednej mriežke. Metóda VOF má lepšiu ochranu hmoty ako metóda LS. Ye Chen [51] simuloval a predpovedal veľkostný profil obkladovej vrstvy laserového obkladu na základe metódy VOF a výsledky simulácie overil ortogonálnymi experimentmi. Výsledky porovnania troch skupín údajov, menovite výška topenia, hĺbka topenia a rýchlosť riedenia, ukázali odchýlku do 10 %, čo potvrdilo presnosť numerického modelu. Presnosť voľného rozhrania skonštruovaného metódou VOF však nie je dostatočne vysoká a tok v normálnom smere rozhrania nie je možné presne sledovať [52]. Wen Baoxian a kol. [53] vytvorili model telesného tepelného zdroja distribúcie laserovej energie v práškovom lôžku na základe zákona šírenia svetelného lúča v práškovom médiu na základe softvéru Fluent a modifikovali klasickú metódu VOF a navrhli metódu VOF, ktorá dokáže použiť na simuláciu javu kolapsu po roztavení prášku. Výsledky výpočtov ukazujú, že zmena objemu vrstvy prášku ovplyvní teplotné pole a rýchlostné pole roztaveného kúpeľa a jeho okolia, ako aj konečnú morfológiu obrobku.

3.3 Metóda spojeného nastavenia úrovne a metóda objemu tekutiny

Metóda Coupled Level-set with VOF (CLSVOF) kombinuje výhody metódy LS a metódy VOF a má dobrú presnosť rekonštrukcie rozhrania a zachovanie hmoty. Wei a kol. [54] skombinovali metódu LS a metódu VOF, aby navrhli spojený viacfázový model prúdenia na štúdium prenosu tepla a hmoty počas nanášania horúceho drôtu laserom a prúdenia voľného povrchu. Model dokáže zachytiť jemné fluktuácie rozhrania plyn/kvapalina už od 0.03 mm. Wang Xiangyu a kol. [55] použili metódu CLSVOF na predpovedanie zmeny povrchu voľnej kvapaliny v roztavenom kúpeli, analyzovali prenos hmoty vo vnútri roztaveného kúpeľa a navrhli viacfázový model prúdenia na simuláciu mikrotoku laserového plátovania heterogénnych materiálov. Odchýlky medzi experimentom a simuláciou boli v rámci 9 %. Okrem toho v oblasti selektívneho tavenia laserom Thorsten Heeling a spol. [56] vytvorili numerický simulačný model roztaveného kúpeľa založený na metóde CLSVOF. Pri analýze veľkosti roztaveného kúpeľa získanej simuláciou a experimentom sa zistilo, že odchýlka hĺbky roztaveného kúpeľa sa zvyšovala so zvyšujúcou sa rýchlosťou skenovania, zatiaľ čo odchýlka veľkosti prierezu sa zmenšovala so zvyšujúcou sa rýchlosťou skenovania.

3.4 Metóda fázového poľa

Metóda fázového poľa (PF) vychádza z Ginzburg-Landauovej teórie a rieši prechodné zmeny rozhrania prostredníctvom diferenciálnych rovníc [57]. Na rozdiel od metódy VOF nevyžaduje rekonštrukciu rozhrania. V porovnaní s metódou LS nevyžaduje zdĺhavú inicializáciu funkcie vzdialenosti. Výpočtové množstvo je relatívne malé a má jedinečné výhody pri riešení problémov s voľným povrchom kvapaliny s menšími mierkami alebo vysokou citlivosťou na povrchové napätie. Jin a kol. [58] vytvorili dvojrozmerný numerický simulačný model tavenia laserového práškového lôžka založený na metóde fázového poľa a zistili, že Marangoniho efekt spôsobí tvorbu bublín v roztavenom bazéne. Proces pretavenia a zvýšenie výkonu lasera môže pomôcť odstrániť póry, ako je znázornené na obrázku 22.

3.5 Ľubovoľné Lagrangeove a Eulerove metódy

Metóda Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) sleduje dynamické rozhranie prostredníctvom funkcie pohybu rozhrania. Spája výhody dvoch metód opisu, Lagrangian a Eulerian, a má zjavné výhody pri riešení problémov s vysoko presným voľným povrchom kvapalín a problémami spájania kvapalina-pevná látka. Na základe metódy ALE Tian et al. [59] použili softvér COMSOL na vytvorenie modelu konečných prvkov prenosu tepla a prúdenia tekutiny obsahujúceho viaceré fyzikálne parametre a skúmali vplyv rôznych parametrov procesu na rýchlosť riedenia a geometriu roztaveného kúpeľa. Výsledky ukazujú, že v určitom rozsahu je rýchlosť riedenia lineárne úmerná relatívnemu pomeru energie k hmotnosti. Okrem toho so zvyšovaním relatívneho pomeru energie k hmotnosti, sprevádzaným prúdením tekutiny v roztavenom kúpeli, sa oblúkové rozhranie tuhá látka-kvapalina na dne roztaveného kúpeľa postupne mení z plytkého na hlboké, ako je znázornené na obrázku 23. Gan a kol. [60] vytvorili viacfázový model prenosu tepla a hmoty pre laserové priame nanášanie a použili metódu ALE založenú na technológii dynamickej siete na sledovanie dynamických zmien povrchu roztaveného bazéna a vypočítali profil veľkosti roztaveného bazéna a distribúciu zloženia, čo naznačuje, že konvekcia je hlavným mechanizmom prenosu hmoty zliatinových prvkov v roztavenom kúpeli.
V súhrne sú výhody a nevýhody vyššie uvedených metód sledovania povrchu voľnej kvapaliny zhrnuté v tabuľke 2.

4 Overenie simulačného modelu roztaveného bazéna laserového obkladu

Pri štúdiu numerickej simulácie laserového plášťa je potrebné vytvoriť primeraný model numerickej analýzy a model overiť. Súčasné overenie modelu prebieha najmä prostredníctvom získavania teploty roztaveného bazéna, obrazových a iných signálov, pomocou počítačovej technológie na spracovanie signálov a nakoniec porovnávaním a overovaním s údajmi simulácie teplotného poľa a prúdového poľa.

4.1 Overenie teplotného poľa

Laserová detekcia teploty roztaveného bazéna sa delí na kontaktnú detekciu a bezkontaktnú detekciu [62]. Bežne používaná kontaktná detekcia teploty je hlavne prostredníctvom merania teploty termočlánkom a prvok na snímanie teploty je v priamom kontakte s meraným cieľom. Výhodou je jednoduchá obsluha a vysoká presnosť detekcie. Li Yanmin a kol. [63] použili termočlánky na meranie teploty substrátu a v kombinácii s numerickou simuláciou analyzovali rozloženie teploty vo vnútri roztaveného kúpeľa a približne získali zmenu teploty roztaveného kúpeľa. Pretože teplota v strede roztaveného bazéna s laserovým obkladom je príliš vysoká, prvok snímajúci teplotu nemôže merať teplotu v strede roztaveného bazéna a dlhodobé pracovné prostredie s vysokou teplotou výrazne zníži životnosť detekčné zariadenie. Preto súčasná detekcia teploty roztaveného bazéna v hlavnom prúde využíva bezkontaktné meranie teploty. Bezkontaktné meranie teploty roztaveného bazéna s laserovým obkladom zahŕňa hlavne monochromatické meranie teploty, kolorimetrické meranie teploty a získavanie obrazového signálu a meranie teploty pomocou CCD [64]. Peng Cheng a kol. [65] použil softvér ANSYS na simuláciu distribúcie teplotného poľa počas procesu vytvárania plášťa tenkej steny titánovej zliatiny a navrhol systém online detekcie teploty roztaveného bazéna s dutým prstencom laserom pomocou dvojfarebného teplomera, zmeral skutočnú teplotu a overil výsledky simulácie. Výsledky ukazujú, že keď sa vrstva depozície hromadí smerom nahor, jav akumulácie tepla sa stáva závažnejším. Forien a kol. [66] navrhli in-situ detekčný systém pre roztavený kúpeľ v procese tavenia laserového prášku pomocou vysokoteplotného merania teploty diódy a vysokorýchlostnej zobrazovacej technológie. Zistili, že zmena signálu pyrometra súvisela s oblasťou tvorby pórov a pravdepodobnosť tvorby pórov sa prudko zvýšila v oblasti prechodu vysokoteplotného signálu (5 % ~ 95 %).

4.2 Overenie prietokového poľa

Overenie prietokového poľa roztaveného kúpeľa zahŕňa hlavne dva typy: detekciu in-situ a detekciu in-situ. In-situ detekcia využíva hlavne CCD kameru alebo CMOS kameru na získanie obrazu morfológie povrchu roztaveného bazéna v reálnom čase počas procesu laserového plátovania. Po spracovaní obrazu sa porovnáva s údajmi simulácie na overenie. Wirth a kol. [67] navrhli systém online snímania obrazu z vysokorýchlostnej kamery s laserovým obkladom (ako je znázornené na obrázku 24), aby získali zákon prúdenia povrchu roztaveného bazéna a rýchlosť pohybu častíc. Analýza zistila, že lokálny smer prúdenia roztavenej nádrže je ovplyvnený parametrami procesu a má určitú náhodnosť. Vo väčšine numerických simulácií bude mať predpoklad, že tekutina v roztavenom kúpeli je laminárne prúdenie, určitý vplyv na výsledky simulácie. Huang Jiankang a kol. [68] použili metódu sledovania častíc kombinovanú so systémom zrkadlového zobrazovania roztaveného bazéna na štúdium prietokového správania povrchu roztaveného bazéna zváraním TIG. Kalibráciou mapovacieho vzťahu medzi skutočnou šírkou roztaveného bazéna a šírkou pixelov video údajov vypočítali, že rýchlosť prúdenia povrchu roztaveného bazéna bola približne 12 mm/s (nerezová oceľ 304) a 15 mm/s (karbón Q235). oceľ). Non-in-situ detekcia zisťuje hlavne profil veľkosti a mechanické vlastnosti experimentálnych vzoriek a potom ich porovnáva s údajmi zo simulácie na overenie. Wu Jiazhu [68] študoval mechanizmus prenosu tepelného toku v procese priameho nanášania kovu laserom, meral hĺbku topenia vzorky a výšku vrstvy nanášania získanú experimentom a porovnal ich s údajmi o profile tvaru roztaveného kúpeľa získanými simuláciou, pričom overil, že model má vysokú presnosť predikcie (≥95 %).

5 Súhrn a Outlook

Simulácia teplotného poľa a prietokového poľa laserového plášťa vedie k odhaleniu metalurgických dynamických charakteristík roztaveného kúpeľa, ale stále existujú nasledujúce problémy:

1) Pri štúdiu simulácie poľa prúdenia roztaveného bazéna nie sú okrajové podmienky dokonalé. Všeobecne platí, že iba povrchové napätie, gravitácia a vztlak roztaveného kúpeľa sa považujú za sily pôsobiace na tekutinu v roztavenom bazéne a tlak ochranného plynu a vplyv neroztopených práškových častíc na povrch roztaveného kúpeľa sa považujú za menšie. .

2) V procese štúdia zmien v teplotnom poli a prietokovom poli vo vnútri roztaveného bazéna niektorí vedci vopred nastavia tvar obkladovej vrstvy alebo predpokladajú, že roztavený bazén je umiestnený v rovine pri vytváraní modelu konečných prvkov. , pričom sa ignoruje voľný povrch kvapaliny/plynu roztaveného kúpeľa, čo obmedzuje presnosť týchto modelov na analýzu pohybu roztaveného kúpeľa a rozhrania kvapalina/plyn, ako aj na štúdium mechanizmu prúdenia roztaveného kúpeľa.

3) Väčšina štúdií je založená na horizontálnych podkladoch, ale časti, ktoré je potrebné opraviť, sú často zložitého tvaru a na nehorizontálnych základných plochách. Preto si laserové plátovanie na nehorizontálnych základných povrchoch vyžaduje ďalší výskum.

Vzhľadom na uvedené nedostatky sa navrhujú nasledujúce zlepšovacie opatrenia.

1) Zlepšiť okrajové podmienky. Tlak ochranného plynu sa meria experimentálne, kvantifikuje a pridáva na povrch roztaveného kúpeľa ako hraničná podmienka.

2) Vylepšiť numerický model. Simulačný výskum poľa prúdenia prášku laserovej dýzy je už veľmi vyspelý. Môžeme sa pokúsiť skombinovať diskrétny fázový model na súčasné pridávanie práškových materiálov na vytvorenie obkladovej vrstvy počas simulačného procesu a vytvoriť vhodný viacfázový model prenosu tepla a hmoty.

3) Mechanizmus tvorby a vývojový proces obkladovej vrstvy by sa mal analyzovať v kombinácii s vnútornou silou roztaveného kúpeľa a ďalším kľúčovým výskumom bude vedecké vysvetlenie správania sa prúdenia a morfologických zmien roztaveného bazéna pri premenlivej polohe. smer.