铝钢异厚金属电弧辅助激光对接熔钎焊的数值模拟

题名	铝钢异厚金属电弧辅助激光对接熔钎焊的数值模拟
作者	刘剑
导师	陈秀娟 ; 黄健康
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	铝钢异厚金属熔钎焊电弧辅助激光对接接头数值模拟
摘要	近年来,由于能源问题和车辆尾气排放问题的日益严重,汽车轻量化得到世界各国越来越多的重视。铝C钢一体化结构满足汽车、船舶、电力等领域节能减排的发展需求,具有良好的经济效益。但铝C钢异种金属的优质、高效连接是焊接领域的难点问题。电弧辅助激光焊接技术,可有效地利用电弧热源,在较小的激光功率条件下获得较大的润湿铺展和界面反应,显著提高了接头的铺展宽度,同时,冷却时间的延长也降低了焊接变形产生的倾向,实现高效率、高质量的焊接过程。因此研究铝C钢异种金属的电弧辅助激光焊接具有重要的科学意义和应用前景。采用预制涂粉的方法,利用电弧辅助激光焊接方法,对不等厚度的铝C镀锌钢对接熔钎焊进行数值模拟分析。采用0 5B5有限元软件,建立高斯热源模型模拟(电弧和三维锥体热源模型模拟激光的不重合组合热源模型,对温度场和应力场进行耦合分析,得到焊接过程中的温度场和残余应力分布;分析电弧辅助激光焊接的热输入、电弧电流、热源中心间距等工艺参数对熔钎焊温度场和残余应力的影响,同时对比分析了单激光束焊接和电弧辅助激光焊接时相同参数对焊缝的温度场和残余应力场的影响。温度场分析结果表明组合热源的温度场梯度比单一热源较宽,温度下降较为缓慢,延长了熔池的凝固时间,为焊缝节点达到局部最高温度的时间也逐渐延长,两种方式的温度场模拟结果都与实验结果吻合较好。残余应力场分析结果表明不重合组合热源的降温延迟下,焊缝区域应力值很小,是处于零应力状态;而焊后冷却,焊缝区域工件应力较小,变形相对较小;而单一热源焊后发生了弯曲变形,两头上弯中间凹陷,钢侧焊接变形最大处呈现拉应力,在两端逐渐过渡到压应力,铝合金受到焊接变形的影响呈现出相应的变形,但应力和变形较小,应力没有超出屈服强度。应力场模拟值与实测值略有偏差,误差的产生一方面是焊接后搁置时间较长伴有应力释放;其次是测量精确性较差;再者所建立的数学物理模型有待进一步改进。数值分析结果表明,电弧辅助激光对接熔钎焊比单一激光焊接具有更好的焊接效果。该模拟分析可为优化铝C钢电弧辅助激光熔钎焊接工艺与分析其机理提供依据。
页数	69
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TG457.1
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91444
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	刘剑. 铝钢异厚金属电弧辅助激光对接熔钎焊的数值模拟[D],2016.