CCN_600_5 · 612 W · 1100 mm·min⁻¹ · med 网格 · η 0.45 · t = 225 ms

熔池最深点追踪

整条仿真道的纵剖视图,7.6 mm 域全长。深色是已经定型的熔合边界——金相切片看到的就是它; 橙色是此刻仍是液态的熔池。光斑后方分三个区,边界都标了出来。 熔深沿道呈准周期起伏,叠在一个仍在上升的趋势上。

全域纵剖面

纵向放大 倍。拖动滑块看熔池沿道前进,深色的熔合记录在它身后固定下来。

t = 200.0 ms

最大熔池横截面,与实测金相叠合

已定型段中熔合面积最大的那个截面(x = mm,光斑经过 ms 前),与同一工况的实测腐蚀截面轮廓画在一起。 两者都以原始基板表面为 z = 0、以熔池中心为 y = 0 对齐,横纵**同一比例**,没有放大。

仿真实测金相

一个横截面,在光斑走过之后经历什么

盯住道上固定的一个横截面,从光斑正好压到它的那一刻开始计时。距离用扫描速度 18.333 mm/s 换算。

0 – 42 ms

还在往外熔

光斑已经走过去了,热量却还在往下、往两边传,熔化前沿继续往外推。 熔池在这 42 ms 里一直变大,到第 42 ms 达到这辈子最大的一次

42 ms 起

掉头,开始凝固

前沿停止外推、开始回退——这一刻就是这个截面开始凝固的时刻。 金属还是液的,但它只会往里缩,再也不会熔得更远。 所以熔合边界的位置从此固定:金相切片看到的就是第 42 ms 那一圈

104 ms

凝固完成

液相全部消失,截面完全变成固体。从开始凝固到凝固完,中间隔了 62 ms

整周期平均对实测

熔深沿道准周期起伏,峰谷 µm、周期 ms, 所以「取最新 N 个截面」会取到某一个相位,读数随取哪几段而变。 下表取最后一个完整周期的平均(x = mm),相位被平掉,才可比。

仿真(最后一整周期)实测金相与上一周期相比

熔深沿道的变化

整体一路上升(x > 3 mm 段 +12.4 µm/mm),3.66 mm 处有一个局部尖峰 158.5 µm,随后一个凹。 灰区是还没定型的一段,读数仍在长,不是最终值。虚线为实测 181.5 µm。

最深点落后光斑多少

瞬时熔池的最深点始终在光斑中心后方,从 0.36 mm 拉开到 0.62 mm。

四个读法

42 ms
这个数是实测出来的,不是假设。同一个位置 x = 3.00 mm 处的熔深,在 150 / 162.5 / 175 / 187.5 / 200 ms 五份快照上读数都是 121.1 µm,一位不差; x = 3.30 mm 同样五份都是 128.2 µm。而还没到 42 ms 的位置变得很快—— x = 4.60 mm 在这五份里从 0 长到 153.1 µm。 分界就在光斑经过后 42 ms:之前疯长,之后一动不动。
准周期
熔深沿道的起伏是准周期的。 225 ms 的数据里已定型段延长到 4.84 mm, 解析出两个峰一个谷:峰 154.6 µm @ 3.56 mm、谷 138.2 @ 4.02、峰 157.4 @ 4.50。 峰–峰周期 0.94 mm = 51 ms,前一段峰–峰为 43 ms,峰谷幅度 36 µm
⚠️ 200 ms 时我说它「光滑但不规则」,那是错的——当时只看得到一个半周期, 而未平滑的剖面上有噪声级折返,被当成了极值。
读数必须整周期平均
既然是准周期的,「取最新 N 个截面」就会取到某一个相位,读数随取哪几段而变。 整周期平均之后趋势才干净:上一周期 D 128.8 / W 1085.2,最新周期 D 145.7 / W 1112.8—— 熔深涨 13.1%,熔宽只涨 2.5%
⚠️ 我此前据此预测「W 比 D 涨得快,D/W 会继续下降、离实测更远」, 方向反了:D/W 由 0.1187 升到 0.1310,正在靠近实测的 0.1863。
凝固
液态区是一段连续的 2.40 mm(x = 3.252 – 5.652 mm,101 个截面),尾端在光斑后方 1.915 mm = 104.5 ms。所以:第 42 ms 开始凝固,第 104 ms 凝固完,中间 62 ms 金属仍是液的,只是前沿在往回缩而不再往外熔。 旁证:每个截面的液相格子数在光斑后 30–40 ms 达到最多(922 格), 此后一路减到 104 ms 的 0。