激光-TIG复合焊接温度场和应力场的有限元分析
2012-09-18赵宇宏欧阳自鹏胡佩佩李国钧
上海航天 2012年6期
赵宇宏 ,欧阳自鹏 ,胡佩佩 ,李国钧,赵 峰
(1.总装备部南京军事代表局驻上海地区军事代表室,上海 201109;2.上海航天精密机械研究所,上海 201600;3.中国人民解放军驻上海无线电设备研究所军事代表室,上海 200233)
0 引言
激光-TIG复合焊接时激光束和TIG焊接两种热源同时作用于工件同一位置,使入射激光束的反射率显著降低,TIG电弧更为稳定和集中,是相互弥补各自不足的一种高效焊接方法。在激光-电弧复合焊接中,一方面激光对电弧有极大的增强作用,激光在熔池上方形成的等离子体可为电弧提供导电通路,该导电通路能吸收并压缩电弧,有效减少电弧飘逸,大幅提升能源利用率,增加熔深,利于稳弧;另一方面位于激光束前方的电弧对金属有一定的预热作用,能降低金属对激光的反射,提高金属对激光的吸收利用[1-3]。
采用数值仿真技术对焊接中的热过程和残余应力变形进行预测是一种简单高效的研究办法,但目前国内外关于激光-电弧复合焊接的传热数值仿真研究还较少。陈彦宾等建立了激光-TIG复合焊接热源模型,用点、线组合热源模拟激光束的加热作用,以面热源模拟TIG焊接热源研究了复合焊接的热效率,结果表明复合焊接的热效率并非两种热源的单纯叠加[4-5]。文献[6、7]对镁合金AZ31B的激光复合热源焊接温度场、焊缝断面形状数值模拟进行了研究,结果证实了复合热源焊接高速、能量增强和热影响区窄等特点。上述研究采用组合热源的方式模拟复合焊接时的热输入,实际上TIG焊接本身作用区域较大,面热源并不能完全反映焊接过程中的热作用。……
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