鋁-鋼電弧輔助激光焊接潤濕鋪展行為研究.pdf

1、鋁/鋼電弧輔助激光焊接方法是在激光光束后方的一定距離處添加一小功率輔助電弧，通過輔助電弧來改變焊接過程的溫度場分布，進(jìn)而改善液態(tài)金屬的潤濕鋪展性能。由于焊接過程中的潤濕鋪展行為是非平衡態(tài)，采用試驗(yàn)的方法來研究焊接過程中的潤濕鋪展行為存在一定的困難，因此，本文針對鋁/鋼對接焊，建立焊接熔池的三維數(shù)學(xué)模型，并用VOF（Volume of Fluid）方法追蹤熔池自由表面，采用FLOW-3D軟件進(jìn)行數(shù)值分析，在研究鋁/鋼單激光焊接潤濕鋪展行為

2、及其影響因素的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)研究了鋁/鋼電弧輔助激光焊接的潤濕鋪展行為及其影響因素，最后分析比較了激光分別為散焦和聚焦情況下單激光熱源和電弧輔助激光熱源兩種熱源模型對鋁/鋼焊接潤濕鋪展的影響。
　　首先，進(jìn)行了鋁合金在鋼板表面潤濕鋪展行為的試驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，保溫溫度的升高有助于提高鋁合金在鋼板表面的潤濕速率和潤濕性，一方面，溫度越高，達(dá)到潤濕平衡狀態(tài)的時間越短；另一方面，溫度越高，潤濕平衡狀態(tài)下的接觸角越小、接觸半徑越大，平衡潤

3、濕性越好。
　　其次，分析了單激光作用下鋁/鋼對接焊的潤濕鋪展行為及其影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，隨著焊接過程的進(jìn)行，母材的溫度場分布范圍逐漸增大，液態(tài)金屬向鋼側(cè)的流動性增強(qiáng)，焊接界面接觸角逐漸變小，鋪展寬度逐漸增大，液態(tài)金屬的潤濕鋪展程度逐漸增大；激光功率、焊接速度實(shí)質(zhì)上是通過改變焊接過程的溫度場分布來影響液態(tài)金屬在鋼表面的潤濕鋪展性。
　　再次，分析了電弧輔助激光作用下鋁/鋼對接焊的潤濕鋪展行為及其影響因素。結(jié)果表明：母材的溫度

4、場分布范圍隨著熱源的向前移動逐漸增大，使得液態(tài)金屬向鋼側(cè)的流動量增大、流動性增強(qiáng)，潤濕鋪展程度更好；降低焊接速度、增大激光功率和電弧電流均可提高潤濕鋪展的效果，熱源間距在15 mm左右的潤濕鋪展效果最好。
　　最后，比較分析激光分別為散焦和聚焦情況下單激光熱源和電弧輔助激光熱源對鋁/鋼對接焊潤濕鋪展的影響。結(jié)果表明：不論激光為散焦還是聚焦情況，單激光作用下母材的溫度場分布范圍小，液態(tài)金屬的流動量和流動性小，導(dǎo)致潤濕鋪展效果較差；當(dāng)