不锈钢激光焊接热源及过程的模拟与仿真

《不锈钢激光焊接热源及过程的模拟与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要在激光焊接过程中，因为激光能够向工件传输很高的能量密度，形成深宽比较大的焊缝，而且焊接飞溅少、热影响区小、焊缝成形美观等优点，它在焊接领域已经得到了越来越广泛的应用。当激光光斑上的功率足够大时(≥10唧／cm2)，金属在激光的照射下被迅速加热，当其表面温度在极短的时间内升高到沸点，使金属熔化、气化，甚至蒸发，从而形成小孔，并出现激光诱导的光致等离子体；这些都影响着激光能量的吸收。在激光焊接过程模拟仿真中，至今还没有合适的热源模型与实际焊接热源相一致。因而，研究并建立与实际激光焊热源相一致的数学模型具有一

2、定的理论和实际意义，也是现阶段激光生产领域内的主要研究方向之一。本文采用软件SYSWELD的锥形热源模型对304不锈钢激光焊接的焊接过程进行了模拟仿真。首先根据不锈钢激光焊接的的试验结果，对锥形热源模型中的输入功率(即仿真过程中的能量密度)、焊接速度进行修正，修正后得到一个热源模型，利用修正后的热源模型对焊接过程进行模拟仿真。仿真结果表明：采用修正后的锥形热源，模拟仿真的熔池形状和尺寸与实际焊得的焊缝基本吻合。由此建立了接近激光热源的真实热源模型。然后分别改变此模型中的输入体能量密度和焊接速度，对此模型的正确性

3、进行验证，证明得到的锥形热源模型是可信的。对建立的热源模型分别进行了输入体能量密度和焊接速度的改变，在其它各项参数均不变化的情况下，得到了不同能量密度及焊接速度下的熔池形状变化情况，分析得出热源的体能量密度输入和焊接速度的改变对熔池形状的影响；通过改变验证过的模拟热源的参数(体能量密度和焊接速度)，得到不同焊接参数改变时的温度场情况和焊接过程中的不同时刻不同节点的温度分布曲线。对比分析后可以得出各参数的改变对激光焊接温度场分布及焊缝上任意时刻温度分布的影响规率，并且可以得到焊接熔池的温度变化规律。关键词：激光焊

4、接；不锈钢；SYSWELD；锥形热源；模拟仿真Abstractmlaserweldingpmccss，b戗孤娼ethebigh∞e理拶dcIlsityitc勰transf日to血emater!ial，it啪fol=mlheweldwithbigpent．ondepthproponiont0p吼elrafion丽d也．Andme—ocesssplash，heataffectz0∞issmall，tlleweldfonnisb蹦嘣fill，ith嬲b蜘moreandmore璐cdinthewddfield．Wh吼p

5、ow髓dellsm铭on吐峙matefialFeatertll缸106W，锄2，themetalmat嘶alheatupbyl鹊盯be锄inlitfletime，wh吼thet锄paatllrereachmepointoftheboil，tlleirradiatedsurfhccismolt％柚dsl】_bsequ铋tlyv印oIizodt0向皿a∞vityhow船keyholefilledtllethel栅-mdueedplasma．Allofth嚣ephenomenainnu锄cetlleab∞rb龇dre

6、flectionoftllel嬲er．UptonOWinthesinndationofthelaserweldin&nle∞isnotsuit如leheatmodelconsistcntwitlltllerealheat．Sor髓∞chand痂岷ndaheatmoddcollsistemwithtllerealhealinthe幽nul撕onh舔grc缸m翰11inginb洮也eoretics锄dpracticc，锄ditisals01hemmndireetionillthelaserwelding燃each．

7、hlⅡlisanitieWOusethecoIlicalheatsourcemodelinSYSWELDt0s枷atetheprocessofmel勰efweldingb勰edOnstainl嚣sstcd304．B勰edOn恤stainl器ssteelweldexperimentalr髓ult，changetheinputpowcr(i．e．the锄er夥demi够iIlthes姗lation)觚dweldvelo嘶intlleconicalheatsollrcemodelinSYSWELD，觚duse也锄t0

8、simulatetheweldingpro嘲s．Itc锄beseenfromtlleresult：themodifiedc0Ilicalhca主∞ur℃emodelinl船盯weldin&theshape锄dmed毗ionisVerydo∞t0merealci“舢stances．A删ingt0tllisresultWeCallfoundnleheat∞urcemodelisdoseto