激光-電弧復(fù)合焊接動態(tài)過程的數(shù)值模擬.pdf

1、激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光與電弧相互作用形成的一種增強適應(yīng)性的焊接方法，避免了單一焊接方法的缺點與不足，具有提高能量、增大熔深、穩(wěn)定焊接過程、降低裝配條件、實現(xiàn)高反射材料的焊接等許多優(yōu)點，在造船、石油、化工、電力、冶金、汽車等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。激光電弧復(fù)合焊接過程是一個包含傳質(zhì)、傳熱、冶金、力學(xué)的復(fù)雜過程，表現(xiàn)出快速、復(fù)雜、多維、多參數(shù)影響等特點。復(fù)合焊接工藝中可控參數(shù)較多，如激光功率、電弧電流、焊接速度、熱源間距、激光與電弧配

2、合方式等，這些參數(shù)無疑對復(fù)合焊接過程的穩(wěn)定性和接頭的質(zhì)量起到了決定性的作用。單純的理論研究很難解決生產(chǎn)中的實際問題，而大量的工業(yè)試驗給企業(yè)增加了很大的成本。因此，采用數(shù)值模擬技術(shù)配合一定的工業(yè)試驗，建立復(fù)合焊接的數(shù)學(xué)模型，對于預(yù)測焊接結(jié)果，實現(xiàn)復(fù)合焊接工藝參數(shù)的預(yù)選和優(yōu)化，減少工藝試驗的次數(shù)都有十分重要的意義。本文在對激光焊接中小孔、等離子體以及熱源的相互耦合作用研究的基礎(chǔ)之上建立了激光電弧復(fù)合焊接有限元分析模型，采用指數(shù)衰減體熱源模型

3、和橢圓高斯面熱源模型，應(yīng)用ANSYS有限元軟件，采用了合理的求解策略，對激光電弧復(fù)合焊接動態(tài)過程進行了有限元分析。通過對激光-TIG復(fù)合焊接過程的溫度場和流場的計算研究，分析了激光-TIG復(fù)合焊接過程的特點。溫度場分析結(jié)果表明復(fù)合焊溫度場在焊縫深度方向上窄而深，說明復(fù)合焊接保持了激光焊優(yōu)越的穿透能力，且汽化小孔并不是在熱源中心位置，而是沿焊接速度的反方向有一定的后拖。對復(fù)合焊接熔池模擬的結(jié)果表明：復(fù)合焊接熔池的上表面和下表面分別存在兩個