1mm不銹鋼板激光焊接數(shù)值模擬及接頭性能研究.pdf

1、在激光焊接過程中，其可改變的工藝參數(shù)較多，每個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)對(duì)焊縫接頭的穩(wěn)定性和質(zhì)量造成較大的影響。1 mm厚的304不銹鋼薄板其厚度薄，拘束度小，焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的變形，因而，研究激光焊接不銹鋼薄板的工藝較為復(fù)雜，從理論研究和模擬仿真出發(fā)，其結(jié)果難以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)并解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題，而單純從試驗(yàn)出發(fā)研究焊接技術(shù)會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和成本。因此，本課題采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，先通過建立幾何模型和熱源模型，計(jì)算激光焊接中的溫度場(chǎng)

2、、應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)，研究其隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律，然后通過試驗(yàn)來研究工藝參數(shù)對(duì)焊縫接頭形貌、熔深、熔寬的影響規(guī)律，再針對(duì)焊接試樣進(jìn)行力學(xué)性能分析，進(jìn)一步研究焊縫強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)隨工藝參數(shù)的變化關(guān)系，為激光焊接不銹鋼的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和焊接工藝的自動(dòng)化提供數(shù)據(jù)參考，具有一定理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　首先通過焊接數(shù)值模擬分析軟件SYSWELD對(duì)激光焊接不銹鋼薄板建立了幾何模型和熱源模型，并根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定了焊接數(shù)值模擬計(jì)算的邊界條件。然后分別改變激

3、光功率和焊接速度，對(duì)激光焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。分析結(jié)果可得出焊接激光功率越大，焊接最大變形和最大殘余應(yīng)力呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而焊接速度越快，焊接最大變形和最大殘余應(yīng)力呈減小趨勢(shì);根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，激光功率對(duì)焊接結(jié)果的影響更為明顯。然后本課題研究了施加預(yù)拉伸應(yīng)力后，激光焊接不銹鋼薄板的變形量和應(yīng)力變化情況。通過對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，施加預(yù)拉伸應(yīng)力可將變形量減小32.88％，等效殘余應(yīng)力可減小20.65％，縱向殘余應(yīng)力可減小29.72％，有效

4、的控制了焊接變形和殘余應(yīng)力;最后對(duì)焊后平板進(jìn)行了去應(yīng)力退火工藝的數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果顯示焊后殘余應(yīng)力有了顯著的減小。
　　本課題通過改變工藝參數(shù)進(jìn)行大量激光焊接試驗(yàn)，研究不同工藝參數(shù)下焊縫接頭形貌是否良好，熔深熔寬的大小以及深寬比的變化情況，初步得出焊縫形貌隨工藝參數(shù)的變化關(guān)系;然后基于正交試驗(yàn)的思想，對(duì)試樣進(jìn)行篩選并做拉伸試驗(yàn)，研究工藝參數(shù)對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律，得到最佳焊接工藝參數(shù)為功率2kw，焊接速度3m/min，離焦量0mm，