A304不銹鋼激光焊接熔池溫度場和流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、能源的過度消耗和資源的浪費(fèi)嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，焊接過程是高能耗、高資源消耗的過程，有效的減少焊接過程中的能源和資源浪費(fèi)具有十分重要的意義。數(shù)值模擬過程是進(jìn)行虛擬的物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程。它不僅可以大大縮短實(shí)驗(yàn)周期，顯著降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，而且可以實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)模擬，從而有效的減少能源和資源的浪費(fèi)。激光焊接和壓力容器裂紋補(bǔ)焊過程都存在高能耗問題。利用數(shù)值模擬可以有效的降低焊接過程中能量消耗，減少焊接試驗(yàn)次數(shù)，達(dá)到低成本、

2、高收益的目的。
　　本文以A304不銹鋼的激光焊接過程和壓力容器非線性裂紋補(bǔ)焊過程為研究對象，運(yùn)用焊接試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，探究激光焊接過程和壓力容器非線性裂紋補(bǔ)焊過程中溫度場、流場和熔池受力的規(guī)律，揭示焊接路徑對熔池流動和溫度場的影響。
　　闡述了A304不銹鋼激光焊接過程焊速、功率和熱源對溫度場影響的分布規(guī)律。利用計算流體動力學(xué)軟件對A304不銹鋼激光焊接過程溫度場的分布規(guī)律和熔池形狀進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究探討A30

3、4不銹鋼激光焊接過程中焊接速度、激光功率、熱源對溫度場和熔池形狀的影響。焊接速度和激光功率對溫度場的影響存在大小轉(zhuǎn)變點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)高斯曲面體熱源模型用于模擬激光焊接過程，具有較高的準(zhǔn)確性，模擬熔池與試驗(yàn)焊縫形貌一致。
　　揭示了A304不銹鋼激光焊接過程表面張力和浮力對熔池流場的影響規(guī)律。利用計算流體動力學(xué)軟件對A304不銹鋼激光焊接過程熔池流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究探討A304不銹鋼激光焊接過程中表面張力和浮力對熔池流動的影響。浮力和表

4、面張力激光焊接過程中的主要驅(qū)動力，表面張力的驅(qū)動作用大于浮力，焊接熔池是在兩種驅(qū)動力的共同作用下形成的，得到了與激光焊接熔池一致的―釘頭‖形狀。
　　闡明了A304不銹鋼壓力容器非線性裂紋補(bǔ)焊過程溫度場的對稱性、周期性及表面張力對熔池流場的影響。利用計算流體動力學(xué)軟件對A304不銹鋼壓力容器非線性裂紋補(bǔ)焊過程溫度場和熔池流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究探討壓力容器非線性裂紋補(bǔ)焊過程中溫度場和熔池形狀的周期性、對稱性規(guī)律，焊接路徑對熔池溫度