【摘要】：激光焊接技術(shù)具有速率高、精度高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。鋁合金激光焊接是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,鋁合金反射率高和導(dǎo)熱系數(shù)大,鋁合金激光焊接容易產(chǎn)生表面塌陷和內(nèi)部氣孔等缺陷,采用工藝試驗(yàn)進(jìn)行激光焊接過(guò)程研究,需要時(shí)間長(zhǎng)和材料成本高,國(guó)內(nèi)外研究人員采用試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法對(duì)鋁合金激光焊接進(jìn)行了有效的研究。數(shù)值模擬中熱源的選取是仿真計(jì)算的關(guān)鍵,本文選取雙高斯圓柱體熱源對(duì)鋁合金作了三維溫度場(chǎng)的仿真模擬,研究了激光焊接薄板鋁合金的工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,具有重要的學(xué)術(shù)理論價(jià)值和實(shí)用意義。焊接材料為1mm厚6061鋁合金,激光器型號(hào)為YLS-2000。首先,針對(duì)國(guó)內(nèi)外激光焊接數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析,再結(jié)合薄板鋁合金的材料屬性的特點(diǎn),提出采用雙高斯圓柱體熱源模型的技術(shù)方案,并借助FLUENT軟件自定義的UDF程序加載了這種模型,建立了1mm厚6061鋁合金激光焊接的三維數(shù)值模擬模型,完成激光深熔焊焊鋁合金的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬。其次,通過(guò)數(shù)值模擬的結(jié)果分析,確定了工藝試驗(yàn)的研究方案,并通過(guò)多次試驗(yàn)結(jié)果,調(diào)整數(shù)值模擬中的網(wǎng)格和求解參數(shù),直到模擬與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。最后,總結(jié)了模擬與試驗(yàn)結(jié)果分析,得出工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律,為激光焊接薄板鋁合金提供了定量的數(shù)據(jù)參考與數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)。本文介紹了兩種改善焊縫質(zhì)量的方案。一種是改變工件傾斜角度,采用數(shù)值模擬與工藝試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法,證實(shí)了這種焊接方式確實(shí)具有改善塌陷和氣孔缺陷的作用;另一種是激光重復(fù)焊接工件,只采用了工藝試驗(yàn)的研究方法,得出了在未熔透的情況下,這種焊接方式具有改善焊縫產(chǎn)生氣孔缺陷的作用,但不適用工件熔透的情況。
[Abstract]:Laser welding technology has been widely used in industrial production because of its high rate, high precision and high reliability. Laser welding of aluminum alloy is a complicated physical and chemical process. The laser welding of aluminum alloy is easy to produce defects such as surface collapse and internal porosity. It takes a long time and high cost of materials. Researchers at home and abroad have carried out effective research on laser welding of aluminum alloy by means of combination of experiment and numerical analysis. The selection of heat source in numerical simulation is the key to the simulation calculation. In this paper, the three-dimensional temperature field of aluminum alloy is simulated with double Gao Si cylinder heat source, and the influence of laser welding process parameters on weld forming is studied. And through the experimental verification, it has important academic value and practical significance. Welding material is 1mm thick 6061 aluminum alloy, laser type is YLS-2000. Firstly, according to the research status of numerical simulation of laser welding at home and abroad, combined with the characteristics of material properties of thin plate aluminum alloy, the technical scheme of adopting double Gao Si cylindrical heat source model is put forward. The 3D numerical simulation model of laser welding of 6061 aluminum alloy with 1mm thickness was established by loading the model with the UDF program defined by FLUENT software, and the numerical simulation of temperature field of laser deep fusion welding aluminum alloy was completed. Secondly, through the analysis of the results of numerical simulation, the research scheme of process test is determined, and the mesh and solution parameters in numerical simulation are adjusted through the results of many experiments, until the simulation results are in good agreement with the experimental results. Finally, the simulation and test results are summarized, and the influence of process parameters on weld forming is obtained, which provides a theoretical basis for quantitative data and numerical simulation for laser welded aluminum alloy sheet. In this paper, two schemes to improve weld quality are introduced. One is to change the tilting angle of the workpiece, and the other is to combine the numerical simulation with the process test, which proves that the welding method has the effect of improving the collapse and the porosity of the workpiece, and the other is the laser repeated welding of the workpiece. Only the research method of process test is adopted. It is concluded that this welding method can improve the porosity of weld without penetration, but it is not suitable for the penetration of workpiece.
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2237882