鋁合金激光-MIG復(fù)合焊溫度場的數(shù)值模擬.pdf

1、激光焊是一種高質(zhì)量、高效率的焊接方法，但鋁合金對(duì)激光束具有較高的反射率及較低的吸收率而很少使用。熔化極氣體保護(hù)焊接在鋁合金焊接中應(yīng)用普遍，但熔深及焊接速度有限，且易導(dǎo)致接頭的組織、性能變化及焊件的宏觀變形等。采用激光-MIG復(fù)合熱源用于鋁合金板材的對(duì)接，既可增加電弧的穩(wěn)定性、提高熱能利用率，又可以有效地提高焊接生產(chǎn)效率，改善接頭的組織與性能。
　　 本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立6mm厚6061鋁合金板狀對(duì)接激光-MIG復(fù)合焊熱源模型，分

2、別采用解析法和有限單元法對(duì)焊接溫度場進(jìn)行了分析計(jì)算，重點(diǎn)探討了有限元方法求解時(shí)的熱源模型。
　　 研究內(nèi)容包括：根據(jù)傳熱學(xué)理論建立了激光-MIG復(fù)合焊接中的“點(diǎn)+線+面”三維解析熱源模型，并基于C語言用牛頓迭代法編制計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算出接頭中的焊縫截面形狀與尺寸；采用高斯分布的熱源模型、雙橢球熱源模型和熱流作用半徑在深度方向呈線性衰減的旋轉(zhuǎn)體熱源模型這三種模型疊加的組合熱源模型，借助ANSYS有限元分析軟件，對(duì)6mm厚的6061鋁

3、合金激光-MIG復(fù)合焊過程的接頭溫度分布情況進(jìn)行了模擬與分析；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，又運(yùn)用該組合熱源模型對(duì)2mm厚的6061鋁合金平板激光-MIG復(fù)合焊接過程溫度場進(jìn)行了模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 研究結(jié)果表明：解析解法通過對(duì)熱效率及激光衰減系數(shù)的調(diào)整與修正，計(jì)算結(jié)果可以逐漸逼近實(shí)際施焊結(jié)果。該方法熱源模型的物理意義明確，求解過程簡單、快捷，但無法對(duì)焊接過程中的動(dòng)態(tài)溫度場進(jìn)行分析；三種熱源模型疊加的組合熱源模型適合于2～6mm厚度的鋁合