钛合金激光焊接工艺研究及激光穿透焊温度场数值模拟.pdf

华中科技大学硕士学位论文钛合金激光焊接工艺研究及激光穿透焊温度场数值模拟姓名：吴祥兴申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：胡伦骥;刘吉斌2003.4.4关键词：钛合金激光弹接激光穿逸焊三维温度场数宿模拟华中科技大学硕士学位论文摘要钛及钛合金因其比强度大和优良的耐酸腐蚀性能在各行各业中得到越来越广泛的应用。激光焊接由于具有能量集中、焊缝成形好、操作简单、易于监测等优点非论文通过激光焊接试验表明钛合金激光焊接的主要缺陷是气孔空气中的氧气、氮气和工件表面的水分是造成气孑闹饕T颉ｎ押辖鸺す夂附雍阜烨慷取⒂捕忍岣撸塑性、弯曲性能下降。对厚皖押辖鸢寮す馄春竿萍龉ひ詹问<す夤β激光穿透焊接过程包含着一系列复杂的物理、化学反应现象表现出快速、复杂、多维、多参数影响等特点。激光与材料相互作用时因聚焦激光束功率密度高ǔ高达。痗以上缓覆牧显诩ǘ淌奔淠谌刍⑵酥琳舴ⅲ佣纬尚】祝并出现激光诱导的等离子体。在激光焊接过程中光致等离子体、小孔以及熔池的行为决定了焊缝成形以及焊接质量。对激光焊接的模拟尽管前人已经作了大量的研究但是对激光穿透焊接三维温度场的实时再现仍存在一定的局限。目前虽然一种大型有限元软件诔晌S邢拊DＤ饬煊蜓芯康娜鹊悖ü谕饣刮醇溆τす夂附庸淌的Ｄ獾南喙乇ǖ馈论文探讨了基于砑屑す獯┩负附尤露瘸∈的Ｄ獾娜舾晒丶题。论文采用球状热源和柱状热源相结合的双热源模型用语言开发的计算程序能有效地对激光穿透焊接过程三维温度场变化情况进行模拟。论文还针对开发环境下将其封装。这样通过其友好的人机界面激光焊接专家只需输入激光穿透焊接工艺参数即可自动调用？榻泻筇ḿ扑悖鹦枳叛坝常适合焊接钛合金材料。～附铀俣．．。使用砑G蠼细叩奶氐悖捎妹嫦蚨韵蟪绦蛏杓频姆椒ń卸慰7ⅲ限元理论和砑奖懔擞没У氖褂谩华中科技大学硕士学位论文琣～痗甅瑃．瑃、瓼．／．甌’．——．甌—琺猟．琤瑃华中科技大学硕士学位论文畂猳：甌．—华中科技大学硕士学位论文髀钛合金激光焊接研究现状激光焊接由于其飞溅少、热影响区小、焊缝成形美观等优点而广泛应用于航空航天、汽车制造等材料加工及制造领域【】。随着激光焊接应用的增加人们对激光焊接过程的研究也越来越重视。激光焊接过程表现出快速、复杂、多维、多参数影响等特点。许多重要数据及影响如熔池温度及流动分布等不可能用常规方法测得同时由于母材具有多种热物理性能参数还由于激光焊接的开放环境如果没有特别的试验方法和设备便很难将某一参数分离出来研究。然而使用有限元法进行数值模拟可以综合考虑各参数尽管也有一些局限性但仍能在激光焊接研究过程中发挥重要作用节约大量成本．。悄壳笆澜缟狭餍械拇笮屯ㄓ糜邢拊H砑唬谄渥远窕止能进行二次开发对于处理激光焊接数值模拟具有独特的优势它强大的非线性分析功能可以有效地模拟激光焊接非线性过程后处理器可以方便地将计算结果进行彩色等值、矢量图和梯度等多种直观显示【。由于囊陨瞎δ芗捌渚哂械目煽啃和开放性等特点应用该软件模拟激光焊接过程越来越引起人们的关注。但是使用砑屑す夂附友芯恳灿衅洳蛔阒Γ蔷褪嵌允褂酶萌砑娜嗽币G蠼高不但应是激光焊接领域的专家而且也应对薪仙钊氲难昂驼莆铡Ｕ庵要求是苛刻的对于激光焊接领域的专家不应该也没精力花大量时间学习本章将简要介绍和分析钛合金的焊接以及激光穿透焊接有限元数值模拟的研究现状进而提出本课题的主要研究内容。从年代起钛合金即开始用于飞机结构到年代军用飞机中的钛用量己占飞机结构总重量的ィ庵智魇苹菇⒄埂Ｎ夜圃斓木梅苫已经采用了钛合金【。钛有“第三金属”之称最大优点是比强度大。它具有良好的耐腐蚀性能其耐腐蚀性优于不锈钢但钛及