激光加工過程中匙孔監(jiān)控與模擬.pdf

1、激光加工廣泛應用于航空航天工業(yè)和汽車工業(yè)，尤其是激光焊接和激光打孔技術。當激光聚焦到工件表面時，激光和材料作用的界面會有強烈的熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象，并且在激光光斑光斑會形成一個孔，這個孔被稱為“匙孔”。匙孔是由蒸汽壓和表面張力的動態(tài)平衡產(chǎn)生的。匙孔形成后，激光在匙孔中多次反射，從而促進了激光的吸收。匙孔的狀態(tài)對最后的加工質量有重要影響，加工過程中常見的氣孔和裂紋的形成也都與匙孔的動態(tài)過程有關。所以研究匙孔的動態(tài)過程有重要意義。
　　匙孔

2、只有在加工過程中出現(xiàn)，當激光關閉后匙孔變消失了。所以只有實時在線監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)值仿真才能有效的研究匙孔的動態(tài)過程。本文基于有限體積法開發(fā)了三維數(shù)值仿真模型。在計算熔池中的流體運動的模型中，考慮了表面張力和馬蘭哥尼力。該模型還考慮了蒸發(fā)層的物理性質跳變。在計算氣液邊界的時候，虛擬流體方法用來處理物理性質的跳變，而在計算液固邊界時，為了簡化模型使用了連續(xù)模型來處理。到目前為止，實時在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)有很多種方案了，在這些方案中同軸視覺系統(tǒng)集成起