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激光深熔焊接热模型及温度场计算

Heat Source Model and Thermal Field Calculation of Laser Deep Penetration Welding

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摘要

激光焊接热循环对焊接接头的性能影响至关重要。考虑等离子体对工件表面的作用以及小孔内等离子体对激光能量的吸收,建立了点热源和逐渐衰减的线热源相叠加的数学模型, 其中对线热源采用了分层处理技术。利用模型对低碳钢的激光焊接进行了求解,并将计算与实测的结果进行了对比。计算与实测结果显示二者有较好的近似性。

Abstract

Thermal cycle greatly influences the microstructures and mechanical properties of laser welded joint. Taking account of the heating effect of plasma on the workpiece and the absorption of heat in the keyhole, a mathematical model, consisted of a point heat source and a line heat source which weakens with the depth, is put forward, and a delamination method is applied for the analysis. The model is used to calculate the thermal field of laser welding of mild steel. The results are compared with that of experiment. The calculation results coincide well with the experiment results.

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补充资料

中图分类号:TG456.7

基金项目:国家重点基础研究发展规划(973KG1998061500)、 清华大学985基金(012-101050)资助课题。

收稿日期:--

修改稿日期:--

网络出版日期:--

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张永强:清华大学机械工程系, 北京 100084
王成:清华大学机械工程系, 北京 100084
彭云:清华大学机械工程系, 北京 100084
陈武柱:清华大学机械工程系, 北京 100084
张旭东:清华大学机械工程系, 北京 100084
田志凌:北京钢铁研究总院, 北京 100081

【1】M. Kutsuna, A. Kikuchi. Thermal cycles and microstructures in laser welding of carbon steel. Proc. SPIE, 1992, 1990:: 103~106

【2】Zhang Wenyue. Heat Conduction of Welding(焊接传热学).Beijing: Mechanical Industry Press, 1987(in Chinese)

【3】Li Lijun. Modem Laser Processing and Its Equipment(现代激光加工及其装备).Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 1993(in Chinese)

【4】Zhang Xudong et al.. Thermal cycle of CO2 laser beam welding and effect on mechanical property of joint. Appl. Laser, 1999, 19(5): 272~274

引用该论文

ZHANG Yong-qiang,WANG Cheng,PENG Yun,CHEN Wu-zhu,ZHANG Xu-dong,TIAN Zhi-ling. Heat Source Model and Thermal Field Calculation of Laser Deep Penetration Welding[J]. Chinese Journal of Lasers, 2002, 29(s1): 558-560

张永强,王成,彭云,陈武柱,张旭东,田志凌. 激光深熔焊接热模型及温度场计算[J]. 中国激光, 2002, 29(s1): 558-560

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