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铝合金激光+脉冲GMAW复合焊热过程的数值模拟

张维明  
【摘要】:采用激光+脉冲GMAW复合热源焊新工艺来制造铝合金焊接结构,对于大幅度提高焊接加工效率和实现结构轻量化有广阔的应用前景。为此,急需研究铝合金复合热源焊接的工艺机理。对铝合金激光+脉冲GMAW复合热源焊热过程进行数值模拟,将为优化焊接工艺参数和保证焊接质量提供理论依据,具有重要意义。 本文根据铝合金大功率激光+脉冲GMAW复合热源焊接的特点,考虑了金属蒸气羽的影响,对原有小孔模型进行改进,提高了激光焊接小孔形状与尺寸的计算精度。利用计算出的小孔形状尺寸对激光体积热源分布参数进行标定,同时适当处理脉冲GMAW热输入和熔滴热焓量的分布,建立了复合热源焊接的组合式体积热源模型。 基于复合焊的组合式体积热源模型,建立了铝合金激光+脉冲GMAW复合焊接热过程的数值分析模型。运用FORTRAN语言编写程序,对高强铝合金的复合热源焊接温度场和焊缝成形进行数值模拟,获得了多种工艺条件下焊接温度场、焊缝成形以及焊接热循环曲线的数据。 开展了6005A高强铝合金复合热源焊工艺试验,获得了不同工艺条件下铝合金复合热源焊缝横断面的形状和尺寸。对所建立的铝合金复合焊热过程模型进行了实验验证,焊缝形状尺寸的计算结果与实验结果总体吻合良好。


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