深熔激光焊新型热源模型的研究

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焊接热源模型的研究进展

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K418和42CrMo激光深熔焊焊缝形貌预测及验证

Review International， 1992， 11（4）： l89－192. ［2］ Zhong Minlin， Sun Hongqing， Wenjin Liu， et al． Boundary liquation
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激光熔覆技术研究现状及其发展

激光熔覆技术研究现状及其发展一、本文概述激光熔覆技术，作为一种先进的表面处理技术，近年来在材料科学、机械制造、航空航天等领域引起了广泛关注。

本文旨在全面综述激光熔覆技术的研究现状及其发展趋势，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考。

文章首先将对激光熔覆技术的基本原理、特点及其应用领域进行简要介绍，然后重点分析当前激光熔覆技术的研究热点和难点，包括材料选择、工艺优化、性能评估等方面。

在此基础上，文章将探讨激光熔覆技术的发展趋势和未来展望，包括新材料、新工艺、新技术的应用以及环境友好型、智能化、高效化的发展趋势。

通过本文的综述，读者可以对激光熔覆技术的最新研究成果和发展动态有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的借鉴和指导。

二、激光熔覆技术的研究现状激光熔覆技术自问世以来，就凭借其独特的优势在材料科学与工程领域引起了广泛的关注和研究。

该技术以其高精度、高能量密度和快速加热冷却过程等特点，使得在材料表面实现高质量、高性能的熔覆层成为可能。

随着科技的不断发展，激光熔覆技术的研究现状呈现出以下几个主要特点。

在材料选择方面，激光熔覆技术已经不仅仅局限于金属材料的熔覆。

近年来，陶瓷、高分子材料甚至复合材料的激光熔覆也开始得到研究，这极大地扩展了激光熔覆技术的应用范围。

同时，对于金属材料的熔覆，也逐步实现了多元化，涵盖了铁基、镍基、钴基等多种合金材料。

在熔覆过程控制方面，研究者们通过引入数值模拟、智能控制等技术手段，实现了对激光熔覆过程更为精准的控制。

这包括对激光功率、扫描速度、送粉速度等关键参数的优化，以及对熔池温度、形貌的实时监控和调控。

这些技术的发展，使得激光熔覆的质量稳定性和重复性得到了显著提升。

再次，在熔覆层性能提升方面，研究者们通过设计合理的熔覆层结构和成分，实现了对熔覆层硬度、耐磨性、耐腐蚀性等多种性能的提升。

同时，还通过引入纳米颗粒、增强相等手段，进一步优化了熔覆层的显微组织和性能。

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究1. 引言1.1 激光焊接技术的定义激光焊接技术是一种利用激光束将热能集中到焊接点进行熔化并连接材料的先进焊接方法。

通过激光束高能量密度和高束质量，可以实现快速、高效、精确的焊接过程。

激光焊接技术在金属、塑料、陶瓷等材料的连接中广泛应用，具有焊缝小、热影响区少、变形小等优点。

随着激光技术的不断进步和发展，激光焊接技术已成为现代制造业中一种重要的焊接方法，被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。

激光焊接技术的发展为加工技术的进步和产品质量的提高提供了重要支持，是当前研究和发展的热点之一。

1.2 激光焊接技术的重要性1.提高生产效率：激光焊接技术具有快速焊接速度、操作简便等特点，可以大幅提高生产效率，节约人力、时间和成本。

2.提高焊接质量：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，焊缝质量好，可以避免气孔、裂纹等焊接缺陷，确保焊接连接的牢固性和稳定性。

3.拓展适用范围：激光焊接技术可以应用于各种金属材料的焊接，包括高熔点金属和难焊材料，具有很强的适用性和通用性。

4.降低能源消耗：相比传统焊接方法，激光焊接技术采用光能作为热源，能量利用效率高，节能环保，有利于减少对环境的影响。

激光焊接技术在制造业中的重要性不容忽视，其在提高生产效率、提高焊接质量、拓展适用范围和降低能源消耗等方面的优势，使其成为现代工业领域中备受重视的焊接技术之一。

2. 正文2.1 激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接技术的发展历程：激光焊接技术自20世纪70年代开始逐渐发展，并在各个领域得到广泛应用。

随着激光技术和光学技术的不断进步，激光焊接技术的研究也得到了快速发展。

2. 激光焊接技术的研究热点：当前的研究主要集中在提高焊接质量和效率、拓展适用范围、降低成本和提高稳定性等方面。

利用不同波长的激光进行焊接，探索新的焊接材料、优化焊接参数等。

3. 激光焊接技术的现有问题：虽然激光焊接技术在许多领域取得了成功，但仍然存在一些问题，如焊接过程中容易产生气孔、热裂纹等缺陷，需要进一步研究和解决。

熔化焊焊接热源模型及其发展趋势_郑振太 - 副本

3 焊接热源模型的发展趋势
从熔化焊热源模型的历史来看 , 其发展有如下几个特点 : 3.1 模型的空间维数方面已经发展到三维
以经典的热源模型为例 , 从上个世纪 40年代开始的一维点热源模型 , 到二维的高斯圆形热源模型 , 再到三维的双椭球热源模型 , 焊接热源模型经历了空间维数渐进的过程。三维焊接热源模型已经可以十分充分地描述焊接热流在空间的分布特点 , 在此方面不大可能再有发展。 3.2 模型的空间形状方面的发展已经接近极至
参数的部分或全部参数是不是时间的函数。是则为动态焊接热源模型 , 否则为静态焊接热源模型。
2 焊接热源模型的分类
正因为在焊接数值模拟中热源模型的基础性和重要性 , 所以自焊接数值模拟 (包括解析计算 )研究开始至今出现了许多热源模型 , 均有不同范围和不同程度的适用性。例如 , 高斯圆柱形热源 [ 15] 、热流密度均匀分布的柱状热源 [ 16] 及旋转高斯曲面体热源 [ 7] , 半球形热源 [ 17] , 椭球形热源 , 双椭球形热源 [ 6, 18] , 椭圆形热源 [ 19] , 双椭圆形热源 [ 20, 21] , 圆盘形热源[ 19] , 结合型分布圆形热源 [ 10] , 二维移动线热源、二维均匀的带热源和矩形热源、二维均匀圆热源、高斯分布的二维面热源、移动圆柱热源、长方体热源、圆锥形热源、点 -线热源[ 22] , 指数衰减的柱体热源 [ 22, 23] 、线性衰减的柱体热源及抛物线衰减的柱体热源[ 23] 等等。根据焊接热源模型的定义及确定静态焊接热源模型的二要素来区分这些模型 , 如表 1和表 2所示。
一维瞬时点热源瞬时线热源

试论激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

试论激光熔覆数值模拟过程中的热源模型【摘要】为更加准确地模拟出钉状高能激光束的裂缝形状，本文提出了一个新的Gauss 曲面模型，在进行数学模型解推理的基础上来为模拟过程的计算做准备，在进行实际的数值模拟与测量试验时选择不同形式的激光束。

结果表明，Gauss 曲面模型可以在直线形激光束的环境下实现准确模拟。

【关键词】激光熔覆；数值模拟；热源模型0.序言激光熔覆的操作机理是：将熔覆材料添加在基体的材料表面，并且在高能密度激光束的照射下，促使合金覆层的形成，这种具有完全不同成份与性能的覆层出现在基材表面，并且与基体材料相互熔合。

这种表面改性的新技术自1974年以来，获得了各个工业国家的大力研究投入，对表面质量以及数学模型的研究更是有大量基础性研究。

目前该项研究的难题就在于大面积无裂纹熔覆层的获得。

获得一个比较合意的熔覆层往往需要一个良好的冶金结合以及要求基体材料和熔覆层的熔点相近、且同时具备一定的塑性，以满足最小的稀释率和气孔满足较大的结合度要求。

在传统的实验操作过程中，存在着一个较大的钉状熔覆孔无法解释。

改进过的实验可以进行原因的解释，当高能激光束在工件表面出现时，基本件近表面处的材料由于率先接收到束流的急剧加热，迅速熔化形成熔池，快速增加此处的有效加热半径；又因为高能激光束流的穿透机制，工件深度的方向上会逐渐形成一个窄长的匙孔，这就导致先前的双椭球以及柱体等热源模型不能够识别这种能量分布方式，从而不能准确地模拟激光熔覆过程的温度场，在进行激光熔覆过程的数值模拟时，只有对温度场的进行准确分析基础上，我们才可能展开正确的热应力分析。

比较前人的研究成果，激光熔覆接头近缝区的动力机制、热应力分布都与焊缝形状有密切关系，所以，考虑到高能束熔覆过程中的特殊能量分布，本文建立可以正确反映实际焊缝形状的面热源模型即文中的Gauss 曲面模型来进行数值模拟。

1.gauss曲面模型本文中Gauss 曲面模型实质上是一个钉状的旋转体，它是由Gauss曲线绕其对称轴旋转而形成的一个曲面，并由这些曲面围成构成一个曲面体。

激光热传导焊接和激光深熔焊接原理

激光热传导焊接和激光深熔焊接原理激光热传导焊接和激光深熔焊接原理1. 引言激光焊接是现代工业中常见的焊接方法之一。

在激光焊接过程中，激光束通过集光透镜或镜面反射，聚焦在焊接区域上，通过吸收激光能量使其升温并融化，从而实现焊接的目的。

本文将重点讨论激光焊接中的两种常见方法：激光热传导焊接和激光深熔焊接。

2. 激光热传导焊接激光热传导焊接是利用激光束使接头表面局部加热，通过热传导作用使接头中心温度升高，从而实现焊接的方法。

激光束在焊接区域形成一个高温梯度，使金属局部加热，达到熔化点，并通过热传导使接头中心温度超过熔化点，形成焊缝。

激光热传导焊接通常用于薄板焊接、材料不相容的焊接以及对热影响区要求较低的焊接。

激光热传导焊接的原理是基于金属的热传导性质。

金属的热传导性能决定了热能在金属中的传播速度和范围。

激光束加热的过程中，热能通过与周围金属颗粒的碰撞而传播，从而使整个接头加热并熔化。

激光热传导焊接具有焊缝宽度窄、热影响区小、能耗低等优点，适用于对焊缝质量和外观要求较高的场景。

3. 激光深熔焊接激光深熔焊接是利用激光束将焊接区域加热至超过材料熔点的温度，实现材料熔化并形成焊缝的方法。

激光束聚焦在焊接区域上，能量密度高于材料的熔点，使焊接区域瞬间加热并熔化，形成焊缝。

激光深熔焊接通常用于焊接较厚的材料、高强度材料以及对焊缝质量要求较高的场景。

激光深熔焊接的原理是基于激光束的高能量密度。

激光束能提供高能量密度的光子，这些光子被材料吸收后会转化为热能，使焊接区域温度急剧上升，并达到熔化点以上。

在这个过程中，焊材表面的气体被逐渐挤出焊接区域，形成一个较好的焊接环境。

激光深熔焊接具有焊缝深度大、焊接速度快、热影响区小等优点，适用于对焊接质量和焊缝深度要求较高的场景。

4. 总结和回顾激光热传导焊接和激光深熔焊接是激光焊接中常见的两种方法。

激光热传导焊接通过热传导作用使接头局部加热并熔化，适用于薄板焊接和对热影响区要求较低的场景。

试论激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

２热源模型的模拟对比分析．
基于对ｇｕｓ曲面模型的模拟程度的检验．我们选择正常的平板ａｓ焊接作为研究支点．行实际的模拟．进然后将模拟值与实验值进行对比分析。采用Ｇｕｓａｓ曲面模型进行计算时．采取弧线形激光束进行照射．输入功率ｕ３０Ｗ。＝００熔覆速度为Ｏ１／．ｍｓ０因为所输入的热流都集中在较小的基体材料表面．导致裂缝中心处的最高温度达到７０Ｋ左右．００这会导致极大的偏差所以我们初步得出结论．能量较为集中的熔在覆过程中．如果我们采用弧状激光束．就将会错误地估计对温度场影响，从而导致计算结果的不准确。所以我们只有选择直线型的激光束来照射ＧＵＳ曲面热源模型．ａＳ以取得较好的模拟结果为了更好地进行数值模拟．我们选择直线型激光束继续熔覆的模拟实验．记录和测量此次激光熔覆过程中的变形值以及残余应力．并对比计算值与测量结果的差异。此次激光束的发出设备选择高压激光束发射机．本次实验采取的熔覆工艺与弧线形实验保持一致．在熔覆材料的表面冷却之后．选择盲孔法来测量残余应力．并结合基准平面
ｒ一ｃ … ２２］３．、
ｍ，）（）ｌ（ｙ＝０ｐｘ，ｍ，ｚ０【
Ｊ（）｝７
由上面数学模型，我们不难看出，只要给定热源的高度Ｋ功率、ｕ、截面半径或者热源形状的集中系数Ｃ，们就可以依据（）ｉ我６式进行热流密度ｍＯ）（，的计算．０然后代人到（）中．７式就可以得到ｇａ。曲面的热源模型了

激光深熔焊体积热源模型计算精度的比较

ｗｌｉｇＪ．ＳｒｔＭａｒｌ，０８５：３３７ｅｎ［］ｃｉａｔｉｉ２０，８３２— ３．ｄｐｅａａ
ＵａｈａｐｄｙｙＰ，ＲｙｏｄＰＥｆｃｓｏｈｒｌｏｎａｙｅｎｌｓＡ．ｆｔｆｔｅｍａｂｕｄｒｅ
ＭａｅｉｓＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｎｔｒａｃｅｃｎｎｉｅｒｇＡ，２１ｌｉ００，５７：５７ — ２１３
１４５３．
鄢东洋，史清宇，吴爱萍，等．铝合金薄板搅拌摩擦焊
［１Ｓｈｉｔ２］ｃｍｄＨ，Ｈｔｌ，Ｗｅｔ．ＡｎｙｉｄｌｏｅａｅＪｔｒＪｎａａｔａｍｏｅｆｒｈｌｃｌｔｇｎｒｔｎｉｆｃｉｔｅｄｎ［］ｅｅａｉｔｎｓｒｌｉｇＪ．ＭｏｅｉｇａｄＳｍ－ｏｎｒｏｉｗｉｄｌｎｎｉｕｌ
基础。
基金项目：国家自然科学基金（１０１）５１５８；江苏省高校自然基金２（ｌＪ４００）江苏科技大学博士启动基金（５６０７。１ＫＢ６０４；３０１０）
２４２１０２年第４期
俘掳试验研究
一
厚度方向的变化，仍然没有考虑激光能量在小孔内而
的沉积效应，缝下部的计算值与试验值仍有较大差焊别，热源高度必须非常接近焊缝熔深。王怀刚＿对且６
该三维锥体热源模型进行了改进，进后模型的热源改

激光深熔焊接热过程数值模拟的研究进展

2019年第9期激光深熔焊接热过程数值模拟的研究进展冯燕柱①高向东①张艳喜①张南峰①全方红②（①广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心，广东广州510006；②广东锻压机床厂有限公司，广东佛山528300 ）摘要:激光深熔焊接过程涉及极其复杂的物理化学反应，数值模拟是研究激光深熔焊接过程的温度场、焊件应力与变形、熔池、匙孔演变与反冲压力等问题的基础,而热过程处理是激光深熔焊接数值模拟的关键点。

总结和分析了体热源模型、复合热源模型和自适应热源模型的发展情况，论述了材料热物理性能参数在数值模拟中的使用情况，讨论了激光深熔焊接数值模拟中一些关键问题如边界条件，并指出了激光深熔焊接热过程数值模拟需要进一步研究的方向。

关键词:激光深熔焊接;热过程;数值模拟;热源模型中图分类号:TG40文献标识码:ADOI : 10.19287/j ・ cnki. 1005-2402.2019.09.005Research status in numerical simulation of thermal process in laser deep penetration weldingFENG Yanzhu ①,GAO Xiangdong®, ZHANG Yanxi ①,ZAHNG Nanfeng®, QUAN Fanghong®(①Guangdong Provincial Welding Engineering Technology Research Center , Guangdong University of Technology ,Guangzhou 510006, CHN ；②Guangdong Forging Machine Tool Factory, Foshan 528300, CHN)Abstract : The process of laser deep penetration welding involves extremely complex physical chemical reactions.Numerical simulation is the basis of studying the temperature field, stress and deformation of welding piece , melting pool , evolution of keyhole and recoil pressure , etc. Thermal process processing is the keypoint in numerical simulation of laser deep penetration welding. The development of bulk heat sourcemodel , composite heat source model and adaptive heat source model are summarized and analyzed ・ Theapplication of material thermal physical performance parameters in numerical simulation is discussed ・ Some key problems such as boundary conditions in numerical simulation of laser deep fusion welding are discussed , and the directions of farther research on the numerical simulation of laser deep penetrationwelding process are highlighted.Keywords : laser deep penetration welding ； thermal process ； numerical simulation ； heat source model 激光焊接是一种以高能量密度的激光束为热源的快速、精准的焊接方法，可分为热导焊和深熔焊,后者是激光焊接中最常用的模式⑴。

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

张瑞华 1，樊丁 1，片山圣二 2
1 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，中国兰州（730050）
2 大阪大学，日本大阪（567-0047）
E-mail：zrh@
摘要：利用旋转 GAUSS 曲面体新型热源模型，忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响，
建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。利用 PHOENICS3.4 软件，模拟了 SUS304 不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状，得到了不同焊接速度下的温度场分布
在熔池自由表面上,热表面张力与切应力相平衡：
− μ ∂u = ∂γ ∂T
∂z
∂T ∂x
;
− μ ∂v = ∂γ ∂T
∂z
∂T ∂y
（14）
式中：μ为流体粘度；γ为熔池金属表面张力。
1.2.2 侧表面和下表面的热边界条件
侧表面和下表面的热边界条件取为工件与环境间的对流与辐射传热条件。
1.2.3 y 方向中心对称面
密度；K 为材料热传导率；μ 为流体粘度；P 为压力；T 为焊接温度；Sx，Sy，Sz 分别为动量方程在 x，y，z 方向上的源项；SH 为能量方程的源项。
能量方程的源项 SH 包括相变潜热和非稳态项、对流引起的相变潜热变化和移动热源引起的相变潜热变化[8]。
SH
= − ρL[ ∂f ∂t
+
(u
图２旋转 Gauss 曲面体热源模型 Fig.2 Rotary-Gauss body heat source model
-3-

具体表达式为：
⎡
⎤
q(x, y, z) = 3
cs
Q
⎢ exp⎢
− 3cs

熔化焊焊接热源模型论文发展趋势论文

熔化焊焊接热源模型论文发展趋势论文摘要：由于动态焊接热源模型更符合焊接的某些实际情况，将是今后焊接热源模型发展的重要方向之一。

随着复合焊接方法的出现，结合两种以上热源模型或热流分布模式的复合型热源模型也是今后焊接热源模型发展的重要方向之一。

熔化焊的过程中热源从开始至最后一直存在，在这个过程中包含了熔化焊的物理化学过程的开始与发展。

熔化焊焊接热源不管是火、光还是电都具备移动和部分集中的特性，是焊接物体表面和内部的受热不均匀而产生一系列的焊接问题。

热源模型对焊接温度场的数值研究起着至关重要的作用，因此焊接工作人员对热源模型的发展十分重视。

二、焊接热源模型的概念1 、焊接热源模型定义根据目前焊接工作者的实践和共识，所谓的焊接热源模型，可以认为是对作用于焊件上的、在时间域和空间域上的热输入分布特点的一种数学表达。

到目前为止，用于焊接数值模拟中的所有焊接热源模型大都不随时间而发生变化，也就是认为在焊接进行过程中热源模型是不发生变化的，即静态焊接热源模型。

而动态焊接热源模型，其热输入是随着焊接的进行而发生变化的。

例如，在短路过渡二氧化碳气体保护焊中，电弧有熄灭的过程。

此熄灭阶段的热流密度分布显然不同于电弧燃烧阶段的热流密度分布特点，如果根据这种“短路”的实际工程特点而建立一个电弧。

2、焊接热源模型参数热源模型参数如有效加热半径、电弧功率有效利用系数等缺乏比较系统和准确的资料，参数的选择会使模拟结果产生较大的误差。

静态热源模型有两个要素，即“以何种分布模式分布”和“以何种空间形式分布”，动态热源模型还需要考虑“时间”要素，即上述中的一个要素或两个要素随时间变化的规律。

焊机热源模型可通过三种参数即形状参数、热源分布参数和热输入参数来完整描述。

三、焊接过程数值模拟的难点1、热源模型及参数的确定目前应用最广泛的热源模型是高斯热源模型和双椭球热源模型。

对于一些特殊的焊接方法，如激光焊，等离子束焊、电子束焊，搅拌摩擦焊等，尚无公认的比较理想的热源模型。

焊接热源计算模式的研究进展

焊接热源计算模式的研究进展莫春立1,2,　钱百年1,　国旭明1,　于少飞1(1.中国科学院金属研究所,沈阳　110015;2.沈阳工业学院,沈阳　110015)摘　要:　总结了计算焊接温度场过程中焊接热源模式的改进过程。

首先讨论了传热学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、以及能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式,以高斯分布函数为基础,引出了半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。

并对比了不同热源分布函数对计算结果的影响,讨论了不同焊接计算过程中对热源函数的选择。

结果表明,通常的工程运算仍可采用解析模型函数进行简化计算,高斯分布函数、半球能量密度分布函数、椭球能量密度分布函数常应用在有限元计算过程中,但由于未精确考虑电弧对熔池的冲击作用,在熔池附近有一定误差,而双椭球能量密度分布的热源模式,不仅可以处理一般的电弧冲力小的焊接热源,也可以处理具有强烈穿透作用的激光焊和电子束焊过程的焊接热源,进一步提高焊接热循环的计算精度。

关键词:　焊接热影响区;双椭球分布函数;热循环中图分类号:TG 402 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2001)03-93-04莫春立0　序言在工业上人们非常关心焊缝及热影响区的扭曲、残余应力、抗拉强度等指标,而这些问题都直接与焊接热熔化过程的热循环密切相关。

对于低碳钢、低合金钢来说,焊接加热过程中特别是高温停留时间、以及温度由800℃冷却到500℃的时间,对给定成分的材料的组织性能有决定性作用。

而温度由400℃冷却到150℃的时间对氢的扩散及焊接冷裂纹的产生具有重要影响。

要想准确测量焊接过程残余应力、焊缝强度,必须首先保证焊接热循环计算的准确性。

为了计算焊接热循环,人们提出了一系列计算模式,下面分别进行讨论。

焊接电弧作为热源是一个复杂的物理现象,一般弧焊热源热量范围在1010～2×1010kJ /m 2,而对高能量焊接如激光、电子束焊,热量会更高。

激光深熔温度场数值模拟热源模型分析

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热源模型及参数
热源模型
激光深熔焊接中熔池与小孔如图 " 所示。焊件
表面被加热、熔化、蒸发，在蒸气压力的作用下形成小孔，当小孔产生的蒸气压力与熔池中液体金属的静应力达到平衡时，小孔是稳定存在的。激光深熔焊由于小孔的穿透作用，焊缝截面形貌特征为钉形焊缝W,X。只有选取合适的热源模型才能对其温度场进行符合实际的模拟。在选取热源模型
根据激光深熔焊熔池形貌连续激光焊的半径衰减函数选为抛物型衰减脉冲激光焊的半径衰减函数交流平台百家争鸣栏目得到了众多热心读者的好评大家纷栏目更能将读者作者市场紧密结合共同推动焊接技术的发展促进焊接行业的繁荣同时也为社会创造了更多的附加值在此电焊机杂志全体工作人员对关心和支持我们的各界朋友表示诚挚的谢意同时也请您能积极参与这样的栏目发表您独特的见解和新颖的观点
第
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激光深熔温度场数值模拟热源模型分析
顾兰，薛忠明，张彦华
北京 "###$%& !北京航空航天大学机械工程学院，
热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特摘要：征的基础上，构建了组合热源模型，讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状，并与实验结果进行了比较。激光深熔焊；热源模型；数值模拟关键词：中图分类号：文献标识码： ’()# *
0 脉冲焊
图* 激光焊模拟熔池边界与实验焊缝熔合线的比较
函数 $#" $ 则依据能量平衡方程求出。

高强钢激光深熔焊接温度场的数值模拟

高强钢激光深熔焊接温度场的数值模拟摘要：建立了复合热源作用下的三维高强钢CO2激光焊接有限元分析模型，对高强钢板CO2激光焊接进行基于ANASYS平台的焊接过程数值模拟。

焊接热源分为沿工件表面的高斯热源和沿激光入射方向的柱状热源两部分组成，获得了焊接温度场分布及熔池温度形态分布。

结果表明，激光焊接温度场是一组具有梯度的以焊接方向为长轴的椭圆。

光斑中心前半部分的等温线较为密集，后半部的等温线较稀疏，且离光斑越远，温度梯度越小。

熔池高温时间短，焊缝截面熔深大，表现出了激光焊接热量集中、穿透力强的特点。

试验所得的熔池温度场界面与试验结果吻合良好，对于分析其复杂的温度场具有一定的理论意义。

关键词：激光焊接；数值模拟；焊接温度场激光焊接技术与传统的焊接方法相比，激光焊的焊接速度快、生产效率高；焊缝深宽比大，热输入小，接头热影响区小，焊接变形小。

［1］激光焊接是一个复杂的物理化学过程，［2］熔池反应激烈，利用试验方法对温度场进行研究存在诸多的困难。

而且仅仅依靠进行大量的试验进行积累数据而制定适合的激光焊接工艺往往不切合实际，也不经济。

而通过采用数值模拟的方法，建立符合实际的有限元模型，往往会取得事半功倍的效果。

因此，本文就常用的CO2激光焊接采用复合热源对建立的三维有限元模型进行加载，针对高强钢板的激光深熔焊接的温度场进行有限元模拟，具有一定的现实意义和应用价值。

1焊接温度场控制方程在区域Ω中热过程控制方程为：［3］式中：Q（x，y，z）：求解域中的内热源；c：材料的比热容；ρ：材料的密度；T：焊接温度场的分布函数；T：传热时间。

这些参数中λ，c，ρ都随温度变化。

上式为泛定方程，为了获得定解，需要给出定解条件，即微分方程的边界条件和初始条件。

焊接温度场的计算通常有以下几类边界条件：第一类边界条件，已知边界上的温度值：第二类边界条件，已知边界上的热流密度分布：第三类边界条件，已知边界上的物体与周围介质间的热交换：式中：qs：单位面积上的外部输入热源；nxβ：表面换热系数；Tα：周围介质温度；Ts：已知边界上的温度；nx，ny，nz：分别为边界外法线的方向余弦。