激光加工過(guò)程中匙孔監(jiān)控與模擬.pdf

1、激光加工廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)，尤其是激光焊接和激光打孔技術(shù)。當(dāng)激光聚焦到工件表面時(shí)，激光和材料作用的界面會(huì)有強(qiáng)烈的熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象，并且在激光光斑光斑會(huì)形成一個(gè)孔，這個(gè)孔被稱為“匙孔”。匙孔是由蒸汽壓和表面張力的動(dòng)態(tài)平衡產(chǎn)生的。匙孔形成后，激光在匙孔中多次反射，從而促進(jìn)了激光的吸收。匙孔的狀態(tài)對(duì)最后的加工質(zhì)量有重要影響，加工過(guò)程中常見(jiàn)的氣孔和裂紋的形成也都與匙孔的動(dòng)態(tài)過(guò)程有關(guān)。所以研究匙孔的動(dòng)態(tài)過(guò)程有重要意義。
　　匙孔

2、只有在加工過(guò)程中出現(xiàn)，當(dāng)激光關(guān)閉后匙孔變消失了。所以只有實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)值仿真才能有效的研究匙孔的動(dòng)態(tài)過(guò)程。本文基于有限體積法開(kāi)發(fā)了三維數(shù)值仿真模型。在計(jì)算熔池中的流體運(yùn)動(dòng)的模型中，考慮了表面張力和馬蘭哥尼力。該模型還考慮了蒸發(fā)層的物理性質(zhì)跳變。在計(jì)算氣液邊界的時(shí)候，虛擬流體方法用來(lái)處理物理性質(zhì)的跳變，而在計(jì)算液固邊界時(shí)，為了簡(jiǎn)化模型使用了連續(xù)模型來(lái)處理。到目前為止，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)有很多種方案了，在這些方案中同軸視覺(jué)系統(tǒng)集成起