鋁合金振蕩掃描激光焊接數(shù)值模擬.pdf

1、高頻振蕩掃描激光束能夠改變焊接溫度場分布和熔池流動狀態(tài)，進而改善焊縫成形，消除冶金缺陷，提高焊接質量。但是，相關研究剛剛起步，尚未有針對該工藝的數(shù)值模擬。為此，本文通過數(shù)值模擬探討了工藝參數(shù)對 AA6061鋁合金振蕩掃描激光焊接溫度場和熔池流動的影響規(guī)律。主要研究結果如下：
　　基于計算流體力學理論、小孔傳熱模式和振蕩掃描激光能量分布特點建立了AA6061鋁合金振蕩掃描激光的數(shù)值模型，通過焊縫熔合尺寸數(shù)據(jù)對比驗證發(fā)現(xiàn)模型具有較高的

2、模擬精度，最大誤差不超過14％。
　　和無振蕩掃描熔池相比，激光束的振蕩掃描能夠降低熔池峰值溫度，降低熔池升溫速率30%左右，降低熔池縱向溫度梯度但幾乎不改變橫向溫度梯度，從而提高了熔池溫度分布的均勻性。在給定典型參數(shù)下，當振蕩頻率由0Hz增大至200Hz時，峰值溫度從5000K線性遞減至3873K；相對來說，振蕩幅度對熔池峰值溫度的影響更顯著，當其從0mm增大至2mm時，峰值溫度從5000K下降至2052K。
　　激光束振

3、蕩掃描能夠大幅提升熔池內的渦流效應和對流流速。橫向與環(huán)形振蕩掃描熔池內的渦流中心分別由無振蕩時的1個增加為2個和3個。在給定參數(shù)下，橫向振蕩掃描熔池的最大渦流流速由無振蕩時的0.019m/s增大至0.086m/s，最大對流流速由無振蕩時的0.0089m/s增大至0.023m/s。其次，增加振蕩頻率和振幅都會加快渦流速度，提高對流速度。當頻率從0Hz變化至200Hz時，環(huán)形振蕩掃描熔池的最大渦流速度增長近10倍，最大對流速度從0.0089