激光深熔焊中熔池-小孔的动态行为模拟

来源期刊：材料热处理学报2015年第7期

论文作者：史平安 万强 庞盛永 颜怡霞 许恒

文章页码：228 - 235

关键词：激光深熔焊;光线追踪法;小孔稳定性;数值模拟;

摘    要：为了准确的模拟出激光深熔焊接中小孔的动态变化过程,根据小孔内激光的能量吸收机制,采用Particle Level Set方法和有限差分模型的光线追踪法来描述小孔对激光能量的吸收作用,建立了描述激光深熔焊接过程中熔池动态行为和小孔瞬态演化行为的三维数值模型。动态模型中考虑了菲涅耳吸收、蒸发潜热、凝固/熔化潜热和熔池内液态金属的耦合对流传热等物理因素,以及反冲压力、表面张力和热毛细力等力学因素的影响。通过对30Cr Mn Si A钢激光焊接过程的数值模拟,得到了动态焊接过程中小孔深度的变化规律和小孔的形貌特征、能量分布特征。研究表明,小孔动态演化过程可分为3个阶段:小孔深度线性增长阶段、振荡增长阶段和高频振荡阶段。不同阶段小孔的振荡方式和程度不同,进而造成小孔的形貌和孔壁的能量密度分布也不同。而小孔的振荡也是焊接不稳定性和缺陷形成的重要原因。