高强钢激光—电弧复合焊接技术研究

论文摘要

本文在对激光-电弧复合焊接技术研究现状总结的基础上,利用CO2激光器和MAG焊机对高强钢材料进行了复合焊接试验,并采用ANSYS软件对复合焊接温度场进行了数值模拟。复合焊接试验中主要对激光功率、电弧功率及保护气体对焊缝形貌及熔滴过渡的影响进行了研究。结果表明：激光功率主要影响焊接熔深,其它参数不变时,激光功率越大熔深越大；电弧主要影响焊接熔宽,随着电弧电流增大熔宽增大。电弧对熔深影响不大,但电弧电流过大时,焊接熔深反而减小,主要是由于电流过大时熔滴过渡方式改变,等离子体和熔滴对激光产生屏蔽和阻碍,使激光能量减弱；电弧电流为180A左右时,熔滴过渡处于短路过渡向射滴过渡转变阶段,焊接质量变化很大；另外伴随着气体流量的增加（由15L/min增加到35L/min）,焊接过程由稳定变得不稳定,焊接熔深先增大后减小,等离子体高度、熔滴过渡频率和熔滴分离速度呈减小的趋势,熔滴直径呈增大的趋势。有限元分析时利用双椭球热源模型,模拟焊接及冷却时温度场变化情况,模拟结果表明：复合焊接等温线范围要小于MAG电弧焊接而大于激光焊接,复合焊接温度场沿焊缝深度方向表现为窄而且深,表明复合焊接拥有激光焊接深熔的特点。双椭球热源对于复合焊接温度场温度分布以及熔池形态模拟较为适合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 激光-电弧复合焊接技术研究现状
• 1.2 激光-电弧复合焊接数值模拟研究现状
• 1.3 课题研究意义及主要内容
• 第二章 试验设备、材料及方法
• 2.1 试验设备
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法
• 第三章 复合焊接工艺参数对焊缝形貌和熔滴过渡的影响
• 3.1 激光功率与电弧功率不同匹配对焊缝成形的影响
• 3.2 保护气体对焊缝形貌和熔滴过渡的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 激光-电弧复合焊接温度场的数值模拟
• 4.1 ANSYS热分析理论
• 4.2 复合焊接热源模型的建立
• 4.3 数值模拟结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献