以鎂合金/鋼對接接頭為研究對象,選用組合熱源模型模擬激光誘導TIG電弧復(fù)合熱源的作用,考慮激光與TIG電弧的耦合效應(yīng)及Fe-Ni固溶區(qū)的形成,利用ANSYS軟件對焊接溫度場分布和熱循環(huán)曲線進行模擬計算。結(jié)果表明:所得模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好,驗證了所建熱源模型的準確性及適用性;鎂合金/鋼對接焊接頭的峰值溫度可達2249℃,焊接高溫作用于鎳夾層及其鄰近的鋼母材,促進了界面的冶金反應(yīng)及元素擴散,為Fe-Ni固溶區(qū)、高熔點AlNi相及雙固溶體結(jié)構(gòu)界面層的形成提供了溫度條件;液態(tài)鎂合金熔池停留時間為0.28 s,能保證其在鋼側(cè)進行充分的潤濕鋪展,實現(xiàn)接頭的良好成形;在熔池的攪拌作用下,AlNi強化相彌散分布,使得鎂合金焊縫的強度增大。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

焊接示意圖。

由于TIG電弧放電路徑遵循最小電壓原理,在復(fù)合焊接過程中,電弧會被吸引至激光作用點區(qū)域。熱源作用模式如圖2所示。建立如圖3所示的有限元模型。對焊縫宏觀形貌中Fe-Ni固溶區(qū)的面積進行測量,在建模時將其橫截面尺寸等效處理為0.3 mm×1.2 mm。在雙面焊接過程中,鎳夾層完全熔透,其橫截面尺寸為0.1 mm×1.2 mm。Ni和Fe可以無限互溶。熔融鋼的橫截面尺寸為0.2 mm×1.2 mm,將其按比例進行處理,建立橫截面尺寸為0.3 mm×1.2 mm的Fe67Ni33固溶區(qū)。在焊縫附近溫度梯度較大的區(qū)域,采用邊長為0.15 mm的較為密集的網(wǎng)格進行劃分;在遠離焊縫的區(qū)域,其溫度變化不明顯,采用邊長為0.6 mm的較為稀疏的網(wǎng)格進行劃分,單元類型為solid 70三維熱實體單元;兩者之間的過渡區(qū)域采用自由網(wǎng)格劃分的方式進行連接,單元類型為solid 90三維熱實體單元。所建模型共356503個節(jié)點,279804個單元。

建立如圖3所示的有限元模型。對焊縫宏觀形貌中Fe-Ni固溶區(qū)的面積進行測量,在建模時將其橫截面尺寸等效處理為0.3 mm×1.2 mm。在雙面焊接過程中,鎳夾層完全熔透,其橫截面尺寸為0.1 mm×1.2 mm。Ni和Fe可以無限互溶。熔融鋼的橫截面尺寸為0.2 mm×1.2 mm,將其按比例進行處理,建立橫截面尺寸為0.3 mm×1.2 mm的Fe67Ni33固溶區(qū)。在焊縫附近溫度梯度較大的區(qū)域,采用邊長為0.15 mm的較為密集的網(wǎng)格進行劃分;在遠離焊縫的區(qū)域,其溫度變化不明顯,采用邊長為0.6 mm的較為稀疏的網(wǎng)格進行劃分,單元類型為solid 70三維熱實體單元;兩者之間的過渡區(qū)域采用自由網(wǎng)格劃分的方式進行連接,單元類型為solid 90三維熱實體單元。所建模型共356503個節(jié)點,279804個單元。3.2 材料熱物性參數(shù)的選取

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3332845