激光焊接低碳钢的熔池温度场研究

摘要

由于目前激光焊接这种新型焊接技术普遍的应用在汽车制造业、造船业、塑料加工、航天航空等领域，因此越来越多的人们对其展开了一系列的研究，是一个值得广大学者去研究的一个重要课题。目前人们想用实验的方法去测量激光焊接过程中温度场的分布是非常困难的，在实际生产加工中人们选择激光工艺参数的方法还是通过以往的经验和不断的试验去选择，但是这样不仅不能很有效的选择出最合理的激光与工艺参数而且会是一个巨大的经济消耗。随着现代计算科学技术的日趋完善，可通过先进的计算机技术，对影响激光焊接过程的工艺参数做出定量的分析。本论文通过ANSYS有限元分析软件，对激光焊接过程的温度场进行有限元模拟，并在此基础上进行一些深入研究。
　　本文通过激光焊接对低碳钢的熔池温度场进行全面的分析，利用ANSYS软件的强大功能去实现移动热源的模拟计算，从而得到激光焊接温度场。借助熔池温度场的模拟结果来选择合理的激光工艺参数并讨论其对温度场的影响，为激光焊接在实际工作生产中的应用提供理论指导，对选择最佳激光焊接工艺参数有十分重要的借鉴意义。
　　本论文通过模拟仿真的方法，模拟了激光功率密度和激光焊接速度对熔池温度场的影响规律，通过模拟结果可以看出熔池中心温度与激光功率密度成正比，熔池中心温度与激光焊接速度成反比。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．3 激光焊接技术概述

1．3．1 激光焊接的基本方法：深熔焊和热传导焊

1．3．2 激光焊接的特点

1．4 本章小结

第二章 激光与物质相互作用的基础理论

2．1 物质对激光能量的吸收与转化的研究

2．1．1 激光的吸收

2．1．2 折射率和吸收系数

2．2 物质光学特性的微观理论

2．3 靶材中热传递方式

2．4 传热学有限元法基本理论及求解

2．4．1 热传导方程、初始条件及边界条件

2．4．2 解析温度场

2．5 相变理论

第三章 低碳钢激光焊接温度场有限元分析

3．1 低碳钢激光焊接温度场模拟的意义和历程

3．2 激光焊接温度场数值模拟的发展

3．3 数值模拟方法的概述

3．4 有限元分析软件在温度场分析中的应用和发展

3．5 激光焊接温度场模拟存在的问题

3．6 开展激光焊接模拟仿真的意义

第四章 激光焊接熔池温度场模拟研究

4．1 理论模型

4．2 激光和材料参数

4．3 模拟结果

4．3．1 激光焊接参数对熔池温度场的影响

4．3．2 激光功率密度不变，改变激光焊接速度

4．3．3 激光焊接速度不变，改变激光功率密度

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献