本文關(guān)鍵詞：激光深熔焊接瞬態(tài)小孔內(nèi)部可壓縮金屬蒸汽動力學(xué)行為研究

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【摘要】：激光焊接過程中產(chǎn)生的金屬蒸汽對小孔和熔池的穩(wěn)定性有重要影響,它們之間的相互作用直接影響焊接過程的質(zhì)量。小孔內(nèi)部金屬蒸汽溫度高,變化劇烈并且常規(guī)條件下不可見,焊接過程中熔池、小孔和金屬蒸汽具有不同的時(shí)間尺度。因此,由于缺乏有效的研究方法,目前激光焊接瞬態(tài)小孔內(nèi)部可壓縮金屬蒸汽動力學(xué)行為機(jī)理仍不十分清楚。建立了激光焊接連續(xù)過程中瞬態(tài)小孔內(nèi)部可壓縮蒸汽動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,提出了一種新的“雙時(shí)間步長”的高效多時(shí)間尺度多相流數(shù)值模擬方法,該方法與理論上熔池、小孔、金屬蒸汽的模擬方法相比,提高了數(shù)十倍的計(jì)算效率。模擬了典型焊接工藝參數(shù)條件下304不銹鋼激光焊接瞬態(tài)小孔內(nèi)部金屬蒸汽運(yùn)動狀態(tài),獲取了孔內(nèi)金屬蒸汽的各個(gè)狀態(tài)參量分布及其隨時(shí)間的演化情況,發(fā)現(xiàn)金屬蒸汽的最高溫度在4000K左右,其平均壓力在100~113kPa范圍內(nèi),其密度在0.15~0.3kg/m3范圍內(nèi)。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果及文獻(xiàn)結(jié)果吻合良好。通過比較不同時(shí)刻下金屬蒸汽的溫度、壓力、馬赫數(shù)等參數(shù)分布,發(fā)現(xiàn)了激光深熔焊接孔內(nèi)金屬蒸汽的分布具有不均勻性和高瞬態(tài)性,其瞬時(shí)馬赫數(shù)可以很容易達(dá)到0.8,甚至超過1.0,可見金屬蒸汽可能是劇烈壓縮的。模擬得到了與文獻(xiàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致的小孔內(nèi)壁局部蒸發(fā)現(xiàn)象及金屬蒸汽在開口處的偏擺現(xiàn)象。通過比較不同工藝條件下金屬蒸汽狀態(tài)參量變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)熱輸入量越大,孔內(nèi)金屬蒸汽的溫度、壓力和馬赫數(shù)也越大,同時(shí)金屬蒸汽在開口處的噴出速度及擺角振蕩程度明顯增加。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7

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4 張根p，

本文編號：1254113