高汇聚热流太阳能焊接温度场的数值研究

摘要

太阳能焊接技术除具有稀释度小、硬度高、无裂纹等激光焊接所具有的优点外,还具有不使用常规化石燃料、零污染物排放等优点.高汇聚热流太阳能焊接过程的温度场分布对工件的焊接强度、硬度等有重要的影响.本文采用多碟太阳能聚光系统作为高汇聚热流太阳能焊接热源,采用表面效应单元在焊接工件的上表面同时施加对流换热和高汇聚热流两种面载荷,通过有限元商业软件Ansys模拟高汇聚热流作用下太阳能焊接过程的温度场分布.研究了热源移动速度、焊接时间等参数对焊接过程温度场分布的影响.计算结果表明,表面对流换热系数对焊点的最高温度影响很小;当高汇聚太阳能热源移动速度超过15mm/s时,焊接工件表面的最高温度低于材料的融化温度,无法完成焊接过程.