通過建立數(shù)學(xué)模型和Matlab軟件,對鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面進(jìn)行了計(jì)算模擬,分析了激光焊接工藝參數(shù)對熔池形狀和熔深熔寬的影響。結(jié)果表明,固/液相界面的熔池深度明顯要比汽/液相界面的熔池深,且在橫向尺寸和移動(dòng)方向上的熔池中固/液相界面的區(qū)域明顯要比汽/液相界面的寬;鋁/鋼異種金屬適宜的焊接工藝參數(shù):激光焊接功率為1 600¹ 800 W,焊接速度為25⁴0 mm/s,激光光斑直徑范圍為0.2⁰.6 mm。 

【文章來源】：鑄造技術(shù). 2016,37(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

鋁/鋼激光焊接示意圖

圖2鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的剖面圖Fig.2Profilediagramofsolid/liquidinterfaceandvapor/liquidinterfaceduringweldingaluminum/steeldissimilarmetal圖3鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的三維立體圖Fig.33Ddiagramofthesolid/liquidinterfaceandvapor/liquidinterfaceduringweldingaluminum/steeldissimilarmetal圖4鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的等高線圖。從等高線圖中可以發(fā)現(xiàn)，無論是的固/液相界面還是汽/液相界面，熔池中前沿區(qū)域的等高線分布都相對后沿更加密集，且隨著距離中心區(qū)域距離的增加，等高線分布會(huì)逐漸減弱。在固/液相界面的上方會(huì)由于材料受熱蒸發(fā)的作用而形成汽/液相界面，也即是小孔的形成。由于在移動(dòng)方向和Z軸方向上的不對稱性，熔池中前沿的厚度會(huì)小于后沿的厚度，而造成前后沿厚度不等的情況。從鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的剖面圖、三維圖和等高線圖中可見，異種金屬熔池中的固/液相界面的最低點(diǎn)在1.53mm處、汽/液相界面的最低點(diǎn)在0.57mm處，兩種相界面之間的厚度相差0.96mm。此外，從剖面圖中可見兩種界面的熔池中都存在明顯的臺(tái)階，這主要是由于焊接試件中的鋁和鋼的熱物性參數(shù)不同，前者的熔點(diǎn)相對較低，在熔化過程中，鋁材的熔化區(qū)域會(huì)更寬，而下方鋼材受到等離子體層的影響不能直接受到激光束的作用，所以熔化區(qū)域較窄，這樣在兩者交界面會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階。2.2焊接工藝參數(shù)的影響為計(jì)算模擬出實(shí)際焊接過程中的焊接工藝參數(shù)對熔池形狀的影響，選取了激光功率、焊接速度、光斑直徑來模擬分析。固定焊接速度為25mm/s、光斑直徑為0.4mm，通過改變激光功率來改變?nèi)鄢貛缀涡螤�，熔池形狀和熔深熔寬的�?jì)算模擬

圖2鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的剖面圖Fig.2Profilediagramofsolid/liquidinterfaceandvapor/liquidinterfaceduringweldingaluminum/steeldissimilarmetal圖3鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的三維立體圖Fig.33Ddiagramofthesolid/liquidinterfaceandvapor/liquidinterfaceduringweldingaluminum/steeldissimilarmetal圖4鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的等高線圖。從等高線圖中可以發(fā)現(xiàn)，無論是的固/液相界面還是汽/液相界面，熔池中前沿區(qū)域的等高線分布都相對后沿更加密集，且隨著距離中心區(qū)域距離的增加，等高線分布會(huì)逐漸減弱。在固/液相界面的上方會(huì)由于材料受熱蒸發(fā)的作用而形成汽/液相界面，也即是小孔的形成。由于在移動(dòng)方向和Z軸方向上的不對稱性，熔池中前沿的厚度會(huì)小于后沿的厚度，而造成前后沿厚度不等的情況。從鋁/鋼異種金屬焊接過程中的固/液相界面和汽/液相界面的剖面圖、三維圖和等高線圖中可見，異種金屬熔池中的固/液相界面的最低點(diǎn)在1.53mm處、汽/液相界面的最低點(diǎn)在0.57mm處，兩種相界面之間的厚度相差0.96mm。此外，從剖面圖中可見兩種界面的熔池中都存在明顯的臺(tái)階，這主要是由于焊接試件中的鋁和鋼的熱物性參數(shù)不同，前者的熔點(diǎn)相對較低，在熔化過程中，鋁材的熔化區(qū)域會(huì)更寬，而下方鋼材受到等離子體層的影響不能直接受到激光束的作用，所以熔化區(qū)域較窄，這樣在兩者交界面會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階。2.2焊接工藝參數(shù)的影響為計(jì)算模擬出實(shí)際焊接過程中的焊接工藝參數(shù)對熔池形狀的影響，選取了激光功率、焊接速度、光斑直徑來模擬分析。固定焊接速度為25mm/s、光斑直徑為0.4mm，通過改變激光功率來改變?nèi)鄢貛缀涡螤�，熔池形狀和熔深熔寬的�?jì)算模擬

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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