深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转Gauss曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型.利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和"钉头"状的熔池形状.数值模拟结果与试验结果基本吻合.     

激光深熔焊接热过程数值模拟的研究进展

激光深熔焊接过程涉及极其复杂的物理化学反应,数值模拟是研究激光深熔焊接过程的温度场、焊件应力与变形、熔池、匙孔演变与反冲压力等问题的基础,而热过程处理是激光深熔焊接数值模拟的关键点。总结和分析了体热源模型、复合热源模型和自适应热源模型的发展情况,论述了材料热物理性能参数在数值模拟中的使用情况,讨论了激光深熔焊接数值模拟中一些关键问题如边界条件,并指出了激光深熔焊接热过程数值模拟需要进一步研究的方向。     

铝合金激光焊接的研究现状

综述了铝合金激光焊接技术的新近发展。列举了铝合金激光焊接的优越性和常见的焊接缺陷，重点分析了激光焊接气孔的复杂性和特殊性，给出了现今有关小孔研究工作的新进展。激光焊接的主要优点是高效率，尤其体现在大厚度的深熔焊接上。要想成功实现大厚度铝合金的深熔焊接，必须解决小孔所造成的气孔缺陷问题。     

镀锌高强钢激光深熔焊接温度研究

通过对薄板激光深熔焊接焊缝形状的研究,建立了薄板深熔焊接点线叠加的热源模型.通过对比数值计算和试验测定的焊件表面不同点处温度,验证了理论模型的正确性,为激光薄板焊接优化工艺参数提供依据.     

基于同轴视觉监测的激光深熔焊缝熔深监测

基于激光深熔焊接过程中稳态下小孔前壁材料气化满足的能量平衡以及在同轴视觉传感监测中提取出的小孔的径向尺寸建立了小孔深度的提取迭代方程,并基于小孔的深度实现了焊缝熔深的同轴视觉传感监测。试验结果表明：工件未焊透时,焊缝熔深的监测—计算值和试验测量值具有较好的一致性,其监测误差一般不超过12％;而工件完全焊透后,焊缝熔深的监测—计算值大于工件厚度,并基于此实现了工件是否焊透的判断。研究结果表明：基于同轴视觉传感和小孔前壁材料气化能量平衡建立的激光深熔焊缝熔深提取模型,可以有效实现激光深熔焊缝熔深的监测。     

2219铝合金激光电弧复合焊接及其温度场的模拟

研究了在激光电弧复合焊接条件下,2219铝合金的焊接工艺参数及其温度场的变化。通过调节激光功率、焊接速度等,得到了最佳焊接工艺参数;利用ANSYS有限元软件,采用均匀分布的高斯分布热源、柱体热源与椭球热源模型相叠加的组合热源模型,对6 mm厚2219铝合金的激光-MIG复合焊接温度场进行了数值模拟。实验所得焊缝接头平均抗拉强度为155 MP,达到铝母材的51%;且数值模拟结果与焊缝截面尺寸基本一致,表明了所选热源模型可适用于2219铝合金激光-MIG复合焊接温度场的数值模拟。该研究为铝合金的激光-MIG复合焊接的工艺研究以及数值模拟提供了有益的参考。     

钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

光束扫描对5A06铝合金激光焊缝组织的影响

针对武器装备领域中常用的5A06铝合金材料,利用IPG6000光纤激光器开展了光束扫描对5A06铝合金激光焊缝成形和组织的影响研究,讨论了4种不同光束扫描焊接模式下5A06铝合金激光焊缝的微观组织及力学性能。结果表明,随着光束扫描的加入,铝合金激光焊缝熔深略有下降,其中,"8"光束扫描模式熔深最小,"∞"光束扫描模式下得到的焊缝成形美观,熔深适当,焊缝横截面呈"倒梯形";"8"和"∞"光束扫描模式下晶粒细化效果最好,"丨"光束扫描模式细化效果最差;"∞"光束扫描模式下得到的5A06铝合金焊接接头抗拉强度可达到母材的95.4%,接头断后延伸率可达11.8%,焊缝断口为韧性断裂。     

激光熔覆三维温度场数值模型的建立与计算

在综合考虑了激光熔覆热流施加、材料传热两方面自身特点的基础上,建立了合理的激光熔覆数值模型。利用有限元法,通过计算模拟,表明所得激光熔覆温度场模拟结果与实际测量情况吻合良好,从而证明了本文数值模型的正确性,为今后各种参数下激光熔覆的温度场模拟提供了理论基础。     

切割速度对6061铝合金薄板激光切割温度场的影响

为了揭示切割速度对6061铝合金薄板激光切割过程中温度场的分布及工艺规律，利用有限元软件对2 mm厚铝合金薄板在不同激光切割速度下的温度场进行数值模拟，并通过实验对仿真结果进行验证。仿真结果表明：当激光切割速度为80 mm/s时，工件的热影响区宽且熔深大，切缝处较宽范围内的材料均已达到熔点温度，随着切割速度增大，热影响区宽度、切缝处材料熔化量及熔深均逐渐减小。当切割速度为120 mm/s时，工件的熔深刚好达到材料的厚度。实验结果表明，当切割速度过低时，切缝处材料熔化量过多，在底部形成较厚的挂渣，随着切割速度增大切缝质量得到有效改善，但切割速度过大则会导致切缝处材料熔化量减小，粗糙度增大，切割速度为120 mm/s时，切缝质量最好。实验结果与仿真结果一致性较好，证明了仿真结果的准确性。