计算机模拟在激光焊接铝合金中的应用
激光焊机焊铝参数
激光焊机焊铝参数激光焊机是一种将激光束聚焦在工件表面上，利用激光能量使工件表面局部区域熔化，并在熔化状态下完成焊接的设备。
相比传统的焊接方法，激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、热变形小、焊接速度快等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
本文将重点介绍激光焊机焊接铝材的参数设置。
一、激光焊接铝材的特点铝材是一种常见的轻金属材料，具有良好的导热性和导电性，同时具有一定的氧化性，因此在激光焊接过程中需要特别注意激光焊接参数的设置。
1. 铝的导热性较好，热传导速度快，使得焊接过程中需要增加能量输入以保证熔深和焊缝宽度；2. 铝的氧化性强，容易在表面形成氧化层，影响焊接质量，因此需要采取相应措施进行表面预处理。
二、激光焊接铝材的参数设置下面是激光焊接铝材的参数设置示例，仅供参考。
1. 激光功率激光功率是影响焊接效果的关键参数之一。
对于铝材的激光焊接，一般需要较高的功率以充分熔化铝材并形成均匀的焊缝。
在设置激光功率时，需要考虑铝材的导热性和热传导速度，适当增加功率以确保焊接质量。
2. 激光焦点位置激光焦点位置的选择对焊接质量也有较大影响。
对于铝材的焊接，一般选取合适的焦点位置以确保激光充分聚焦在工件表面，避免因为铝材导热性高而造成焊接不充分的情况。
3. 焊接速度焊接速度是激光焊接中影响焊接质量和焊接效率的重要参数。
对于铝材的焊接，一般需要较高的焊接速度以减少热影响区和热变形，同时确保焊接质量。
4. 激光波长激光波长也是激光焊接参数的重要组成部分。
对于铝材的焊接，一般选择合适的激光波长以增加光与材料的相互作用，提高焊接效率和质量。
5. 激光脉冲频率激光脉冲频率是激光焊接过程中控制焊接深度和熔池稳定性的重要参数。
对于铝材的焊接，一般需要适当的脉冲频率以实现稳定的焊接过程。
6. 辅助气体在激光焊接过程中，选择合适的辅助气体也是确保焊接质量的关键。
对于铝材的焊接，一般需要选择适当的惰性气体以防止氧化和杂质的影响。
三、结语激光焊接铝材是一项技术较为复杂的工艺，需要综合考虑工件材料性能、激光参数、焊接速度等多个因素来确定最佳的焊接参数。
激光焊机焊铝参数
激光焊机焊铝参数激光焊接是一种高能量密度的焊接方法，在焊接过程中，激光光束聚焦在焊接接头上，通过光能将接头加热到熔化温度，使接头材料融合形成焊缝。
对于焊接铝材料来说，由于铝的导热性能和反射性能都比较好，因此在选择激光焊接参数时需要注意一些因素。
1. 激光功率：激光功率是指激光器每秒钟辐射到工件上的能量。
对于铝材料的焊接，通常需要较高的激光功率，以便在焊接过程中提供足够的能量来将铝材料加热至熔点。
选择适当的激光功率可以提高焊接速度和焊缝的质量。
2. 脉冲频率：脉冲频率是激光发射的脉冲次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
较高的脉冲频率可以增加焊接速度，但也会降低焊接深度。
因此，在选择脉冲频率时需要根据具体焊接要求进行调整。
3. 焦聚率（焦斑大小）：焦聚率是激光束在焊接接头上的汇聚程度，决定了焦点大小和激光束的能量密度。
对于焊接铝材料来说，由于其导热性高，所以需要较小的焦斑大小，以便集中能量在焊接接头上，提高焊接效果和焊缝质量。
4. 激光脉冲宽度：激光脉冲宽度是指激光束从亮到暗的时间。
对于焊接铝材料，较短的脉冲宽度可以使焊接速度提高，但同时也会增加焊接过程中的热输入，可能导致焊缝过宽或过窄，因此需要根据具体情况进行调整。
5. 激光束直径：激光束直径影响焊接接头的焦点大小和能量密度。
较小的激光束直径可以增加焦点能量密度，提高焊接速度和焊缝质量。
然而，对于焊接较厚的铝材料来说，较大的激光束直径可以更好地控制焊缝的形成和热输入，因此需要根据焊接要求进行选择。
6. 氩气保护：氩气保护是激光焊接铝材料时常用的保护气体，其主要作用是防止焊接接头与空气中的氧气反应产生氧化物。
氩气可以有效地阻挡空气中的氧气，并保持焊接接头的纯净度和质量。
在焊接参数中，需要设置合适的氩气流量和氩气保护区域大小，以确保焊接接头的质量。
综上所述，激光焊机焊接铝材料需要根据实际需求选择合适的参数，包括激光功率、脉冲频率、焦聚率、激光脉冲宽度、激光束直径和氩气保护等。
机械工程中的CAM技术与应用
机械工程中的CAM技术与应用CAM（计算机辅助制造）技术是指利用计算机系统协助设计与制造的技术，广泛应用于机械工程领域。
它通过将设计数据与加工机床高度集成，实现自动化和智能化的制造过程。
在本文中，将介绍CAM技术的定义、应用领域以及其在机械工程中的重要作用。
一、CAM技术的定义CAM技术是指利用计算机软件和硬件辅助进行设计和制造的技术。
它通过将计算机的计算能力与机械设备的物理加工能力相结合，实现高效率和高精度的制造过程。
CAM技术可以用于数控机床、激光切割、焊接、注塑成型等多种制造过程，能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
二、CAM技术的应用领域CAM技术在机械工程中的应用领域十分广泛。
以下列举了几个常见的应用领域：1. 数控机床：数控机床是目前机械加工领域最常见的应用之一。
利用CAM技术可以将设计好的零件模型导入到CAM软件中，通过加工路径的优化和生成，将加工过程全面实现自动化。
2. 三维打印：三维打印技术越来越成熟，通过CAM技术，可以将设计好的三维模型转化为打印路径，并最终在打印机上实现物理模型的制造。
3. 激光切割与焊接：激光切割与焊接是一种高精度、高效率的加工方法。
利用CAM技术，可以根据设计要求生成激光切割或焊接路径，实现对材料的精确加工。
4. 注塑成型：注塑成型是一种将塑料材料注入模具中制造零件的方法。
利用CAM技术，可以根据设计要求生成模具的加工路径，提高生产效率和制造精度。
三、CAM技术在机械工程中的重要作用CAM技术在机械工程中发挥着重要的作用，可以带来以下几个方面的好处：1. 提高生产效率：CAM技术实现了机械制造过程的自动化，减少了人工操作的需求，提高了生产效率。
相比于传统的手工操作，CAM 技术可以显著减少生产周期，并且提高了产品的加工精度。
2. 降低成本：CAM技术可以通过优化加工路径和减少材料浪费来降低成本。
它可以进行多次的加工模拟，找出最优的路径，减少切削时间和材料浪费，从而降低生产成本。
数值模拟在焊接中的应用
数值模拟在焊接中的应用摘要：焊接是一复杂的物理化学过程,借助计算机技术,对焊接现象进行数值模拟,是国内外焊接工作者的热门研究课题,并得到了越来越广泛的应用。
概括介绍了数值分析方法,综述了国内外焊接数值模拟在热过程分析、残余应力分析、焊接热源分析方面的研究现状及发展趋势。
关键词：焊接；数值模拟；研究现状焊接是一个涉及电弧物理、传质传热、冶金和力学的复杂过程,单纯采用理论方法,很难准确的解决生产实际问题。
因此,在研究焊接生产技术时,往往采用试验手段作为基本方法,其模式为“理论—试验—生产”,但大量的焊接试验增加了生产的成本,且费时费力。
计算机技术的飞速发展给各个领域带来了深刻的影响。
结合数值计算方法和技术的不断改进，工程和科学中越来越多的问题都可以采用计算机数值模拟的方法进行研究。
采用科学的模拟技术和少量的实验验证，以代替过去一切都要通过大量重复实验的方法，不仅可以节省大量的人力和物力，而且还可以通过数值模拟解决一些目前无法在实验室里直接进行研究的复杂问题。
用数值方法仿真实际的物理过程，有时被称为“数值实验”。
作为促进科学研究和提高生产效率的有效手段，数值实验的地位已经显得越来越重要了。
在工程学的一些领域中，已经视为和物理实验同等重要。
与焊接生产领域采用的传统经验方法和实验方法相比，数值模拟方法具有以下优点：（l）可以深入理解焊接现象的本质，弄清焊接过程中传热、冶金、和力学的相互影响和作用；（2）可以优化结构设计和工艺设计，从而减少实验工作量，缩短生产周期，提高焊接质量，降低工艺成本。
一、焊接数值模拟中的数值分析方法数值模拟是对具体对象抽取数学模型,然后用数值分析方法,通过计算机求解。
经过几十年的发展,开发了许多不同的科学方法,其中有：(1)解析法,即数值积分法；(2)蒙特卡洛法；(3)差分法；(4)有限元法。
数值积分法用在原函数难于找到的微积分计算中。
常用的数值积分法有梯形公式、辛普生公式,高斯求积法等。
基于铝合金激光深熔焊接温度场研究
ｌｂ程 序 求 得 两 种 材 料 激 光 深 熔 焊 接 时 的 温 度 场 分 布 。 ａ
１ 试 验 装 置 与小 孔 形 状 的观 测
１ １ 试 验 装 置 ．
试 验 装 置 如 图 １ 示 ， 试 验 中采 用 湖 南 大 学 激 光 所 在 研 究 所 自行 研 制 生 产 的新 型 激 光 器 Ｐ ＣＨ一 ５ ０ 机 床 为 １０，
统 对 比研究 【］机 械 工程 与 自动 化 ，０ ５ （ ） Ｊ． ２ ０ ，２ ． ３ 郭烈恩 ， 刘忠 炼． 能 化 的 ｃ ｃ — Ｓ Ｅ 。Ｃ［】 国制 造 智 Ｎ— Ｔ ＰＮ Ｊ 中
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场计算的一般方法 值 模拟 铝合金 温 度 场 文 章 编号 ：０ ０— ９ ８ ２ ０ ）８— ０ ７—０ １０ ４ ９ （０ ７ ０ ０ ０ ４
中图 分类 号 ：ｃ ５ ． Ｔ ４６６
文 献标 识 码 ： Ａ
铝 合 金 材 料 由于 具 有 导 电 导 热 性 好 、 量 轻 、 腐 质 抗 蚀 、 成 型 等 优 点 ， 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 和 汽 车 制 造 易 被 业 中 。 于 激 光 焊 接 铝 合 金 是 一 个 快 速 而 不 均 匀 的 热 由 循 环 过 程 ， 缝 附 近 出 现 很 大 的 温 度 梯 度 ， 焊 缝 中也 焊 在 会 出 现 不 同程 度 的 残 余 应 力 和 变 形 ， 且 很 容 易 产 ／ 而 ４ ＝ 焊 接 气 孔 ， 都 成 为影 响 焊 接 质 量 和 使 用 性 能 的 重 要 这 因 素 】 由 于 焊 后 焊 缝 的 应 力 和 变 形 的 根 本 原 因 在 于 。
浅谈SYSWELD在焊接中的应用
浅谈SYSWELD在焊接中的应用摘要：SYSWELD是由法国法码通公司和ESI公司共同开发的一款大型的有限元应用软件。
随着应用的发展，SYSWELD系统逐渐扩大了其应用范围，并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。
本文简单介绍了大型有限元软件SYSWELD在焊接中的应用。
关键词：焊接 SYSWELD 有限元应用1 引言焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
焊接是一个复杂的物理-化学过程，描述焊接过程的变量数目繁多，凭积累工艺实验数据了解和控制焊接过程，既不切实际又成本昂贵和费时费力。
随着计算机技术的发展，计算机模拟方法为焊接科学技术的发展创造了有利条件。
焊接热过程贯穿整个焊接过程的始终，可以说一切焊接物理化学过程都是在热过程中发生和发展的。
焊接热过程是局部的，加热极不均匀，具有瞬时性，复杂性和不稳定性等特点。
焊接温度场决定了焊接应力场和应变场，它还与冶金，结晶，相变有着不可分割的联系，使之成为影响焊接质量和生产率的主要因素之一。
焊接热过程的准确计算和测量是进行焊接冶金分析，焊接应力应变分析和对焊接过程进行控制的前提。
SYSWELD的开发最初源于核工业领域的焊接工艺模拟，当时核工业需要揭示焊接工艺中的复杂物理现象，以便提前预测裂纹等重大危险。
随着应用的发展，SYSWELD 逐渐扩大了其应用范围，并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。
2 SYSWELD简介SYSWELD完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合计算，允许考虑晶相转变及同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响。
在具体计算中，分两步进行，首先实现温度和晶相组织的计算，然后进行机械力的计算。
在机械的力计算中，已经充分考虑了第一步计算的结果，如残余应力和应变的影响。
SYSWELD的电磁模型允许模拟点焊和感应加热，并可实现能量损失和热源加载的计算模拟。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势引言概述：焊接技术作为一种重要的连接工艺，在制造业和建筑领域中扮演着至关重要的角色。
随着科技的不断进步和工业的发展，焊接技术也在不断创新和发展。
本文将从五个方面详细阐述焊接技术的发展及其发展趋势。
一、自动化焊接技术的发展1.1 机器人焊接技术的应用随着机器人技术的进步，机器人焊接技术在制造业中得到广泛应用。
机器人焊接具有高效、精确、稳定的特点，能够替代传统手工焊接，提高生产效率和焊接质量。
1.2 激光焊接技术的发展激光焊接技术以其高能量密度、焊接速度快、热影响区小等优点，成为现代焊接技术的重要发展方向。
激光焊接技术广泛应用于汽车制造、航空航天等领域，为焊接工艺带来了革命性的变化。
1.3 无人化焊接技术的发展随着无人化技术的发展，无人化焊接技术也逐渐成熟。
无人化焊接技术通过自动化设备和系统实现焊接过程中的操作和监控，提高生产效率和安全性，减少人为因素对焊接结果的影响。
二、新材料焊接技术的发展2.1 高强度钢焊接技术的研究随着汽车工业对轻量化和安全性能的要求越来越高，高强度钢焊接技术成为焊接领域的研究热点。
高强度钢焊接技术能够实现高强度材料的焊接，提高汽车结构的强度和安全性。
2.2 铝合金焊接技术的改进铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。
铝合金焊接技术的改进包括优化焊接工艺、改善焊接接头性能等，以提高铝合金焊接的可靠性和效率。
2.3 多材料焊接技术的研究多材料焊接技术是近年来焊接领域的研究热点之一。
多材料焊接技术能够实现不同材料的焊接，如金属与塑料的焊接、金属与陶瓷的焊接等。
多材料焊接技术的发展将推动材料的多样化应用和产品的创新。
三、数字化焊接技术的发展3.1 虚拟焊接技术的应用虚拟焊接技术通过计算机模拟和仿真技术，实现焊接过程的虚拟化。
虚拟焊接技术可以帮助焊接工程师预测焊接过程中的变形和应力分布，优化焊接工艺参数，提高焊接质量。
3.2 数据驱动的焊接技术数据驱动的焊接技术利用大数据和人工智能技术，通过对焊接过程中的数据进行分析和挖掘，实现焊接质量的自动检测和控制。
激光钎焊仿真毕业设计
激光钎焊仿真毕业设计激光钎焊仿真毕业设计毕业设计是每个大学生必须完成的一项重要任务，它既是对所学知识的综合应用，也是对自己能力的一次全面考核。
在我读研期间，我选择了激光钎焊仿真作为我的毕业设计课题。
本文将详细介绍激光钎焊仿真的背景、原理和实验过程，以及我在设计过程中遇到的困难和解决方法。
一、激光钎焊仿真的背景随着科技的不断进步，激光钎焊技术在工业生产中得到了广泛应用。
激光钎焊具有高能量密度、热影响区小、焊接速度快等优点，因此被广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
然而，在实际应用中，激光钎焊过程中的温度分布、熔池形状等参数很难直接观测和测量，因此需要通过仿真来进行分析和优化。
二、激光钎焊仿真的原理激光钎焊仿真主要基于有限元分析方法，通过建立数学模型来模拟激光钎焊过程中的温度场、应力场等物理现象。
首先，需要对钎焊过程进行建模，包括激光束的传输、材料的热传导和相变等。
然后，通过求解数学模型，得到钎焊过程中的温度分布、熔池形状等参数。
最后，通过对仿真结果的分析和优化，可以改善激光钎焊的质量和效率。
三、激光钎焊仿真的实验过程在我的毕业设计中，我选择了一种常用的激光钎焊材料——铝合金进行仿真实验。
首先，我需要对铝合金的材料性质进行研究和分析，包括热导率、熔点等参数。
然后，我使用ANSYS软件建立了钎焊过程的数学模型，并设置了激光功率、扫描速度等参数。
接下来，我进行了多组实验，通过改变激光功率和扫描速度等参数，观察钎焊过程中的温度分布和熔池形状的变化。
最后，我对实验结果进行了统计和分析，得出了一些有价值的结论。
四、在设计过程中遇到的困难和解决方法在进行激光钎焊仿真的过程中，我遇到了一些困难。
首先，建立数学模型需要对材料的性质和钎焊过程的物理现象有深入的了解。
为了解决这个问题，我进行了大量的文献阅读和实验研究，提高了自己的专业知识水平。
其次，仿真过程中需要对软件进行熟练操作，这对我的计算机技术能力提出了一定的要求。
铝合金激光焊接难点及解决对策
铝合金激光焊接难点及解决对策一、概述铝合金具有高比强度、高比模具和高疲劳强度以及良好的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的抗腐蚀性。
因此，广泛应用于各种焊接结构和产品中。
传统的铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺，但所面临的主要问题是焊接过程中较大的热输入使铝合金变形大，焊接速度慢，生产效率低。
由于焊接变形大，随后的矫正工作往往浪费大量的时间，增加了制造成本，影响了生产效率和生产质量，而激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等特点，使其在铝合金焊接领域受到格外的重视。
铝合金激光焊接的主要难点在于：1、铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的吸收率低，“小孔”的诱导比较困难。
2、铝的电离能低，焊接过程中光致等离子体易于过程和扩散，使得焊接稳定性差。
3、铝合金激光焊接过程中容易产生气孔和热裂纹。
4、焊接过程中合金元素的烧损，使铝合金焊接接头的力学性能下降。
二、铝合金激光焊接的问题和对策1、铝合金对激光的吸收率问题材料对激光的吸收率由下式决定ε=0.365{ρ[1+β(т-20)]/λ}1/2式中ρ—铝合金20度的直流电阻率，Ω.Mβ—电阻温度系数，℃-1т—温度，℃λ—激光束的波长对于铝合金来说，吸收率是温度的函数，在铝合金表面熔化、汽化前。
由于铝合金对激光的高反射，吸收率将随温度的升高而缓慢增加，一旦铝合金表面熔化、汽化，对激光的吸收率就会迅速增加。
为提高铝合金对激光的吸收，可以采用以下方法：ü采取适当的表面预处理工艺表1所示为铝在原始表面（铣、车加工后）、电解抛光、喷砂（300目砂子）及阳极氧化（氧化层厚度u m级）4种表面状态下对入射光束能量的吸收情况。
由此可见，阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。
另外，砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。
铝及铝合金激光焊接技术
铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding)是近十几年来发展起来的一项新技术，与传统焊接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。
其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点，特别对热处理铝合金有较大的应用优势。
可提升加工速度并极大地降低热输入，从而可提升生产效率，改善焊接质量。
在焊接高强度大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。
激光焊接铝合金有以下优点：①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能优良；③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。
现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，关于要求大功率的厚板焊接比较合适。
但铝合金表面对CO2激光束的汲取率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。
YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG激光束的汲取率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。
在焊接大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。
图3为激光焊接时的小孔形状。
图4为激光深熔焊示意图。
铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的汲取很弱,对CO2激光束(波长为10. 6μm)表面初始汲取率1. 7 %；对YAG 激光束(波长为1. 06μm)汲取率接近5 %。
图5为不同金属对激光的汲取率。
比较复杂,高频引弧时引起电极烧损和电弧摆动，起弧后稳定性不强，同时在电弧的高温状态下，电极迅速烧损。
铝合金激光焊接气孔解决方案
铝合金激光焊接气孔解决方案
铝合金激光焊接是一种常用的焊接方法，但在实际应用中常常会出现气孔问题。
气孔是焊接过程中产生的气体在凝固过程中被困在焊缝中形成的小孔。
气孔的存在会降低焊接接头的强度和密封性，甚至导致焊接接头的失效。
因此，解决铝合金激光焊接气孔问题是非常重要的。
要解决铝合金激光焊接气孔问题，首先需要分析气孔产生的原因。
铝合金激光焊接过程中，气孔的产生与多个因素相关。
首先是焊接材料的质量问题，铝合金材料中的含气量高会增加气孔产生的可能性。
其次是焊接参数的选择，例如激光功率、焊接速度、焊接角度等。
不合理的焊接参数会导致焊缝温度不均匀，从而增加气孔产生的概率。
针对气孔问题，可以采取以下解决方案。
首先，要选择高质量的铝合金材料，降低材料中的含气量。
其次，需要合理选择焊接参数，确保焊缝温度均匀分布。
可以通过调整激光功率、焊接速度和焊接角度等参数来控制焊缝温度。
此外，还可以采取预热和后热处理等措施，提高焊接接头的质量。
除了上述措施，还可以采用一些辅助手段来解决气孔问题。
例如，在焊接过程中可以加入保护气体，如氩气，来减少气孔的产生。
还可以采用焊接加热和振动等技术来改善焊接接头的质量，减少气孔的形成。
解决铝合金激光焊接气孔问题需要综合考虑材料质量、焊接参数、焊接前后处理等多个因素。
通过选择高质量的材料、合理选择焊接参数，以及采取辅助手段来控制气孔的形成，可以有效解决铝合金激光焊接气孔问题，提高焊接接头的质量和可靠性。
激光焊接中的材料熔化过程数值模拟
激光焊接中的材料熔化过程数值模拟激光焊接是一种高效、精确的焊接方法，被广泛应用于汽车、航空、电子、机械等行业。
在激光焊接中，材料的熔化过程至关重要，对焊缝的质量和性能有着决定性的影响。
因此，通过数值模拟对激光焊接中的材料熔化过程进行研究，有助于优化焊接工艺、提高焊接质量。
首先，我们需要了解激光焊接中的材料熔化过程。
在激光束的照射下，工件表面的温度迅速升高，当温度达到了材料的熔点时，材料开始融化。
随着激光束的移动，焊缝部位的材料被加热和熔化，形成液态池。
激光束移动的方向决定了液态池的形状和大小。
当激光束停止照射时，液态池开始冷却固化，形成焊缝。
由于激光焊接中涉及的物理、化学、热力学、流体力学等多学科知识，直接进行实验研究非常耗时耗力。
而数值模拟则可以通过计算机模拟并预测激光焊接中的材料熔化过程，大大减少了实验成本。
数值模拟可以根据激光焊接中的材料属性、激光束参数、焊接速度等因素，建立对应的数学模型，从而预测熔化过程和焊缝质量。
一般来说，激光焊接中的材料熔化过程数值模拟包含以下几个步骤：第一步，建立数学模型。
根据焊接过程中的物理规律，建立数学模型是进行数值模拟的第一步。
数值模拟的计算结果的准确性和可靠性取决于数学模型的正确性和精度。
因此，建立数学模型是数值模拟中至关重要的一步。
第二步，确定材料属性。
不同的材料具有不同的熔点、热导率、密度等物理特性，这些特性将影响材料的熔化过程。
因此，在进行激光焊接中的材料熔化过程数值模拟前，需要对材料的物理性质进行确定。
第三步，确定激光参数。
激光参数包括激光功率、扫描速度、焊缝形状等。
这些参数会对材料熔化过程产生显着影响，因此需要进行合理的设置。
第四步，计算熔化过程。
根据数学模型、材料属性和激光参数，计算机模拟出焊接过程中材料的熔化和形成液态池的过程。
通过模拟，可以得出不同工艺参数下的液态池的尺寸、形状和温度等信息。
第五步，计算焊缝质量。
根据计算结果，可以预测焊缝的质量和性能。
激光加工过程的建模与仿真
激光加工过程的建模与仿真激光加工是一种高效、高精度的现代加工技术，在制造行业中得到了广泛应用。
其基本原理是利用能量高度集中的激光束在材料表面扫描或重复加工形成所需形状。
但是，激光加工是一个非常复杂的过程，需要精确的模拟和仿真来实现预测、优化和控制，因此激光加工过程的建模和仿真越来越受到关注。
一、激光加工的基础原理在激光加工中，激光束被聚焦在一个非常小的点上，该点的温度高到足以使材料熔化或蒸发，从而形成所需的形状。
加工速度、功率密度、材料特性、激光束直径和工作距离等因素对加工效果有很大影响。
激光加工技术通常分为三种类型：雕刻、切割和焊接。
雕刻是在工件表面深度刻上一个图案或文字。
激光切割是将工件切割成所需的形状。
激光焊接是将工件上的两个或多个零件焊接在一起。
二、激光加工仿真的必要性由于激光加工过程涉及许多参数和复杂的物理机制，因此对其进行系统分析和优化是非常有挑战性的。
在实际操作中，必须考虑到各种因素的相互作用，以得到正确的结果。
考虑这些因素并学习实施激光加工过程并不容易。
因此，在实际操作之前，使用计算机模拟来预测加工品质和瑕疵的可能性变得越来越重要。
基于此，激光加工仿真的必要性越来越得到重视。
三、激光加工仿真的方法激光加工仿真方法可以基于物理方法或统计方法。
物理方法基于激光加工的基本原理进行模拟。
统计方法则通过建立统计模型来模拟激光加工过程。
模型越复杂、越真实，精度就越高，建模越需要更多的时间和实验数据，并且需要计算和编程的技能。
四、激光加工建模的挑战激光加工建模的主要难点在于开发适用于各种不可预测的材料的精细模型。
建模时需要考虑到诸如熔化、固化和膨胀等物理现象带来的影响，以及材料特性、工作环境和光学参数等。
此外，研究过程还需要协调工作区和材料特征的变化，以及激光发射时产生的瞬态干扰和其他干扰。
五、激光加工仿真的应用激光加工仿真的应用非常广泛，可用于改善加工品质、提高生产效率和减少运营成本。
在汽车、航空航天、消费品和医疗设备等行业中，激光加工仿真已得到广泛应用。
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激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法，已经在许多领域得到了广泛的应用。
随着制造业的不断发展和现代化要求的增加，激光焊接技术也不断得到改进和完善。
本文将探讨激光焊接技术的研究现状和发展趋势，并分析其在不同领域中的应用前景。
一、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术利用高能量激光束对接触材料进行熔化和连接，是一种高温、高速的焊接方法。
近年来，随着激光器和控制系统的技术进步，激光焊接技术在制造业中得到了广泛应用。
其主要优点包括焊接速度快、热影响区小、焊缝质量好等。
1. 激光焊接材料的研究随着新材料的不断涌现，激光焊接技术对材料要求也日益严格。
目前，除了传统的金属材料外，激光焊接技术还被广泛用于焊接塑料、陶瓷等非金属材料。
各种新材料的应用也对激光焊接技术提出了新的挑战，需要不断改进和完善。
2. 激光焊接设备的改进随着激光技术的不断进步，激光焊接设备也得到了不断的改进和完善。
新型的激光器、光学系统和控制系统的应用，使激光焊接技术在焊接速度、精度和稳定性等方面得到了进一步提高。
3. 激光焊接过程的模拟与优化激光焊接过程是一个复杂的热传导和流动过程，对于焊接参数的选择和优化具有重要意义。
利用计算机模拟和数值仿真技术，可以对激光焊接过程进行精确的模拟和分析，帮助优化焊接参数，提高焊接质量和效率。
4. 激光焊接技术在自动化生产中的应用随着工业自动化程度的不断提高，激光焊接技术也在自动化生产线中得到了广泛应用。
自动化焊接系统可以实现高效、精密的焊接，提高生产效率和产品质量。
1. 高功率、高品质激光器的应用随着激光器技术的进步，高功率、高品质的激光器将更多地应用于激光焊接领域，提高焊接速度和质量。
2. 激光辅助焊接技术的发展激光辅助焊接技术是将激光能量和传统焊接方法相结合，可以在一定程度上弥补传统焊接方法的不足，提高焊接效率和质量。
3. 激光焊接过程的智能化控制利用先进的传感技术和智能控制系统，可以实现激光焊接过程的实时监测和自动调整，提高焊接一致性和稳定性。
微电子技术在激光技术中的应用
微电子技术在激光技术中的应用激光技术作为现代科技的重要组成部分，在通信、医疗、工业加工等众多领域发挥着举足轻重的作用。
而微电子技术的不断发展和创新，为激光技术的进步提供了强大的支持和推动。
微电子技术为激光技术带来了更高效的控制和驱动系统。
在激光的产生过程中，需要精确控制电流、电压等参数，以确保激光的稳定输出。
微电子芯片，如专用集成电路（ASIC）和微控制器（MCU），能够实现对这些参数的高精度实时监测和调整。
通过复杂的算法和逻辑电路，它们可以快速响应外界环境的变化，对激光的工作状态进行优化。
这使得激光设备在不同的工作条件下都能保持良好的性能，大大提高了其可靠性和稳定性。
在激光的调制方面，微电子技术也发挥着关键作用。
激光调制是指改变激光的某些特性，如强度、频率、相位等，以实现信息的传输和处理。
通过微电子器件，可以实现高速、高精度的激光调制。
例如，利用高速数字模拟转换器（DAC）和放大器，可以将电信号快速转换为驱动激光的电流或电压信号，从而实现对激光强度的快速调制。
这种调制技术在光通信领域尤为重要，它使得大量的数据能够通过激光光束进行高速传输。
微电子技术还显著提高了激光系统的集成度。
过去，激光系统中的各个组件往往是独立的，体积较大且连接复杂。
随着微电子制造工艺的进步，越来越多的功能可以集成在一块小小的芯片上。
例如，将激光驱动电路、控制电路、监测电路等集成在一起，不仅减小了系统的体积和重量，还降低了成本和功耗。
这种高度集成的激光芯片在便携式设备、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
此外，微电子技术在激光的检测和传感领域也有重要应用。
激光传感器在测量距离、速度、位移等物理量方面具有很高的精度和灵敏度。
而微电子技术可以用于处理和分析来自激光传感器的微弱信号。
通过高性能的放大器、滤波器和模数转换器（ADC），能够将这些微弱的信号放大、滤波和数字化，以便进行后续的处理和计算。
这使得激光传感器能够在复杂的环境中准确地获取信息，为工业自动化、智能交通等领域提供了有力的支持。
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用1前言焊接作为现代制造业必不可少的工艺，在材料加工领域一直占有重要地位。
焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学等各学科的复杂过程，其涉及到的传热过程、金属的融化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等是企业制造部门和设计人员关心的重点问题。
焊接过程中产生的焊接应力和变形，不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。
这些缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。
由于高能量的集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形，影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。
因此对于焊接温度场合应力场的定量分析、预测有重要意义。
传统的焊接温度场和应力测试依赖于设计人员的经验或基于统计基础的半经验公式，但此类方法带有明显的局限性，对于新工艺无法做到前瞻性的预测，从而导致实验成本急剧增加，因此针对焊接采用数值模拟的方式体现出了巨大优势。
ANSYS作为世界知名的通用结构分析软件，提供了完整的分析功能，完备的材料本构关系，为焊接仿真提供了技术保障。
文中以ANSYS为平台，阐述了焊接温度场仿真和热变形、应力仿真的基本理论和仿真流程，为企业设计人员提供了一定的参考。
2焊接数值模拟理论基础焊接问题中的温度场和应力变形等最终可以归结为求解微分方程组，对于该类方程求解的方式通常为两大类：解析法和数值法。
由于只有在做了大量简化假设，并且问题较为简单的情况下，才可能用解析法得到方程解，因此对于焊接问题的模拟通常采用数值方法。
在焊接分析中，常用的数值方法包括：差分法、有限元法、数值积分法、蒙特卡洛法。
差分法：差分法通过把微分方程转换为差分方程来进行求解。
对于规则的几何特性和均匀的材料特性问题，编程简单，收敛性好。
但该方法往往仅局限于规则的差分网格（正方形、矩形、三角形等），同时差分法只考虑节点的作用，而不考虑节点间单元的贡献，常常用来进行焊接热传导、氢扩散等问题的研究。
数值模拟在焊接中的应用分析
随着 对粘 弹塑 性 理论 的深 刻认 识 和有 限 元方 法 的广 泛应 用 ， 虑 高温蠕 变 的粘 弹塑性 有 限元 方 考 法越 来越 多地 用于焊 接应 力分 析 。 国学者 Ａ ｇｒ 德 ｒｙｉ ｓ 首 先 提 出用 热 弹一 粘 塑性 组 成 的方程 来 分 析 焊 接 应力 。 接着 ， Ａ Ｎ ｅ Ｈ＿ ． ｉ ｄ采 用粘 塑性 以及对 应变 率 敏感 的材料 模型建 立 了有 限元方 程 。 文献［６根 据 ２］ ＰａｄｌＲ ｕｓ ｒｎ ｔ ｅ ｓ 流动 法则 和 Ｖ ｎＭｉ ｓ — ｏ ｓ 屈服 条件 建立 ｅ 了粘弹 塑性 有 限元方 程 ， 用于计 算 奥 氏体 钢 的焊 接 热应 力和变形 ， 得结果 与试验吻合得 很好 。 拿大 所 加 的 Ｊ ｏｄｋ等 分 析 研 究 了从 熔 点 到 室 温 时 的 焊 ． ｌａ Ｇ 接 热 应力 ， 出 了各个 温 度 段 的本 构 方 程 ： 温 度 提 在
等 问 题 的 分 析 。 特 卡 洛 法 又 称 随 机 模 拟 法 ， 对 蒙 即
向热 流忽 略 。 电 弧挺 度 较小 、 在 对熔 池 冲击 力较小 的情 况下 ， 高斯 分布 的热源应用模 式较 准确 ， 对高 但 能 束焊 接 如激 光 焊 、 电子 束 焊 ， 斯分 布 函 数 没 有 高
术， 将局 部 区域 的单 元凝 聚为 超单 元 以便在 求解 中 节 省机 时 。 ｈ ｉｇｕ等 【开发 了动 态可 逆 的 自适 Ｓ ｉＱ ｎ ｙ ２ ｌ Ｊ
应 网格 划 分技 术 ， 仅 比普通 方 法节 省 了 １３的计 不 ／
低 于 ０５倍 熔点 时 速率 不依 赖 性或 弹 塑性 ； 度 从 ． 温
述 问题 中所 含 的未 知 量 。 限元 法 起 源于 ２ 有 ０世 纪
激光填丝钎焊温度场数值模拟仿真研究
激光椭球热源的半轴。
激光钎焊过程示意图如图 １所示，激光照射到
钎料上使钎料熔化，形成高温区域。
图 １ 激光钎焊示意图 Ｆｉｇ１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ ｏｆｌａｓｅｒｂｒａｚｉｎｇ
２３ 材料热物理属性 本次钎焊数值模拟实验选用母材为镀锌钢板，
预焊接长度 １００ｍｍ。钎料为 ＣｕｓＳｉ３焊丝，其化学成 分如表 １所示，在焊接过程中，随着温度的变化，钢 板和钎料的某些物理属性也会产生变化，由于存在 潜热和熔池对流的问题，所以在数值模拟实验中采 用有效热 熔 法［７］和 热 导 率 修 正［８］的 方 法 来 应 对 对 流传热问题。钢板与钎料的热热导率和比热随温度 的变化关系如图 ２、３所示，不随温度变化的属性及 数值如表 ２所示。 ２４ 有限元模型
研究发现离焦量、激 光 功 率、加 热 时 间 对 激 光 钎 焊
有着重要的 影 响，还 发 现 在 焊 接 过 程 中 钎 料 形 成 了 特 殊 的 双 层 界 面 。 刘 云 祺 等 ［４］通 过 电 弧 辅 助 的
方法对不同厚度的铝合金板和镀锌钢板进行钎焊
实验，得到了 焊 接 过 程 中 温 度 场 和 应 力 应 变 的 分
卷边对接的实验很少出现。随着现代计算机的飞
速发展，越来 越 多 的 研 究 者 开 始 用 数 值 模 拟 的 方
法来研究焊接的温度场的变形之间的关系。本文
将对镀锌钢板卷边搭接钎焊过程进行数值模拟仿
真研究，计算 焊 接 过 程 中 热 载 荷 的 历 史 加 载 过 程
和 其 他 状 态 量 随 着 时 间 的 演 变 ，再 结 合 热 源 模 型 ，
第 ５１卷 第 ６期 激 光 与 红 外 ２０２１年 ６月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
CAD在激光技术应用设计中的应用研究
CAD在激光技术应用设计中的应用研究激光技术是一种高精度、高效率的工艺技术，在现代制造业中得到了广泛的应用。
而在激光技术的应用中，CAD（计算机辅助设计）则起到了至关重要的作用。
本文将探讨CAD在激光技术应用设计中的应用研究。
一、CAD在激光技术应用设计中的背景随着科技的不断进步，激光技术的应用范围越来越广泛。
激光切割、激光打标、激光焊接等各种激光应用方式都得到了迅速的发展，并广泛应用于制造业、医疗领域等。
然而，激光技术的应用设计过程中面临着许多挑战，如设计复杂度、准确度要求等，这就要求有一种高效、精确的设计工具来支持激光技术应用的设计。
而CAD正是能够满足这一要求的设计工具。
二、CAD在激光技术应用设计中的功能与优势在激光技术应用设计中，CAD可以发挥以下几个方面的功能与优势：1. 参数化设计：CAD可以通过建立参数模型来自动生成设计图纸，并对参数进行灵活调整。
在激光技术应用设计中，由于设备和工艺的差异性较大，在设计过程中需要对参数进行反复验证和调整。
利用CAD软件的参数化设计功能，可以方便地修改和更新设计参数，加快设计过程并提高设计的准确性。
2. 三维建模：激光技术应用设计通常需要考虑到物体复杂的几何形状和曲线轨迹。
利用CAD软件的三维建模功能，设计人员可以将物体的几何形状直观地展示出来，并进行精确的尺寸控制。
这对于激光技术应用的设计来说是非常关键的，因为激光加工的精度要求较高，必须有准确的模型作为基础。
3. 数值模拟与分析：CAD软件通常内置有一些模拟和分析工具，能够帮助设计人员对激光技术应用进行仿真和优化。
通过模拟和分析，可以评估设计方案的可行性，并提供参考依据。
例如，在激光切割设计中，CAD软件可以帮助模拟切割参数对材料切割质量的影响，从而为设计人员提供最佳的切割参数选择。
4. 快速原型制作：激光技术应用设计通常需要制作一些样品或原型，以验证设计的可行性。
利用CAD软件，可以将设计图纸直接转换为激光切割机或激光打印机所需的切割路径或打印路径。
铝合金激光焊接工艺研究
铝合金激光焊接工艺研究摘要：作为一种优质的轻金属材料，铝合金一直被广泛应用于各行业的焊接结构产品中。
然而，随着时代的不断发展，各行各业对于产品要求越来越高，传统的铝合金焊接工艺逐渐被淘汰。
本文旨在介绍一种新型焊接工艺，即激光焊接工艺，通过对当前激光焊接工艺存在的问题进行分析，提出相应的解决策略，并阐述铝合金激光焊接工艺的应用前景，以更好地推动铝合金激光焊接工艺的发展与完善。
关键词：铝合金；激光焊接工艺；气孔问题引言：铝合金本身由于抗腐蚀性强，导热导电性好以及耐低温等诸多优势在工业中被广泛应用。
但同时，铝合金也存在一定缺陷，即焊接困难。
而激光焊接等新兴技术的出现则为该问题的解决提供了新思路。
相较于传统焊接工艺，激光焊接工艺焊接过程自动进行，且热输入量小，因而比较符合铝合金自身属性。
加强对激光焊接工艺的研究，对于满足各行各业发展需求具有重要意义。
一、铝合金激光焊接工艺当前存在的问题1.焊接中的气孔问题尽管铝合金激光工艺优势明显，但在某些应用场景下仍存在一定缺陷。
譬如在汽车制造行业中，运用铝合金激光工艺会不可避免的产生气孔问题。
对于气孔问题的形成，目前并未形成定论。
通常认为，气孔的出现是由于氢溶解度急剧变化所引起的氢气孔或者熔池金属紊流所导致的气孔。
有学者研究表明，气孔的产生与表层物质有关，尤其是Mg、Li，会导致熔池吸氢增加，同时也会加剧匙孔的不稳定性，从而导致气孔的产生。
2.铝合金激光焊接热裂纹缺陷铝合金激光焊接工艺在应用的过程中，还容易产生热裂纹问题。
热裂纹的产生主要是由于环境高温所导致铝合金熔化，当局部熔化超出其本身所能承受范围便会形成热裂纹。
热裂纹的种类较多，通常根据形态、机理以及温度区间不同可以将其分为凝固裂纹，液化裂纹，多变化裂纹以及失塑裂纹等。
其中，比较常见的有凝固裂纹（又称结晶裂纹）和液化裂纹。
导致裂纹产生的原因主要有两种，一种是铝合金合金元素种类和数量，另一种则是焊接速度以及加热和冷却速度。
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江苏大学计算机模拟在激光焊接铝合金中的应用姓名：XX学号：s1403002专业：机械工程班级：研机械工程14012015年7月4日计算机模拟在激光焊接铝合金中的应用XX江苏大学机械工程学院摘要：利用有限元软件 ANSYS 对3A21铝合金材料激光焊接温度场进行了动态模拟。
通过对激光焊接非线性瞬态过程的分析，分析与温度场有关的潜热、热传导、对流、辐射等材料热物理属性，建立了激光焊接的移动热源模型。
仿真结果表明：激光焊接薄板铝合金的温度场梯度大，热影响区小；温度场中各点温度呈指数式升高和衰减；焊缝和近焊缝区温度升降急剧，焊缝仿真结果为实际的试验结果提供参考，在一定程度上揭示了激光焊接的成型机理。
关键词：ANSYS；铝合金；激光焊接；仿真Application of computer simulation in laser welding of aluminumalloyHuang AiguoMechanical Engineering Of Jiang Su UniversityAbstract：The distribution of the temperature field during laser welding based on aluminium alloy 3A21 was dynamically simulated by FEA software-ANSYS. In view of the highly non-linear characters of laser welding, a travel heat source combining with the body loads was built by analyzing the thermal physical parameters of such as latent heat of fusion, thermal conduction，convection and radiation. The results show that the temperature gradient of laser welding is larger, and HAZ is smaller than others. The temperature curves in the temperature rise and decline exponentiall, and the temperature in weld and near weld changes rapidly. The simulation results of width in the weld is in line with the experimental results, which verify the applicability of the model established moving heat source during the laser welding based on aluminum alloy sheet applying to the temperature field simulation, and to a certain extent, the forming mechanism of the laser welding is revealed.Key words：ansys; aluminum alloy; laser welding; simulation铝合金材料激光焊接时，由于铝合金的高反射率、焊前预处理要求高及焊缝中缺陷形成原因复杂，焊接质量不稳定，工艺性不高，因而激光焊接铝合金材料的工艺研究是目前研究的难点。
由于激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程，焊缝附近出现很大的温度梯度，因此在焊后的结构中也会出现不同程度的残余应力和变形，这些都成为影响焊接质量和使用性能的重要因素。
准确的认识焊接热过程，对焊接结构力学分析、显微组织分析以及最终的焊接质量控制具有重要意义[1]。
以往对激光焊接温度场应力应变场的分析都是通过试验的方法测量采集数据，进行定量分析。
由于受试验条件等方面的限制，所得数据的精确度并不高，而且浪费大量的人力、物力和时间。
虽然这些问题可以通过解析方法即解某些特定的微分方程组来进行定量计算，然而，只有在非常简单的情况下，并且作许多简化的假设，才有可能求得这些方程闭合的解析解，而激光焊接边界条件十分复杂，用解析方法求解这类问题是十分复杂的，在高速电子计算机发展的今天，大多采用数值模拟的方法[2]。
利用数值模拟技术认识其焊接热过程，无疑对掌握铝合金激光焊焊接温度场的分布规律、减少焊接缺陷、控制焊缝成形、实现质量监控等具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文在结合试验并分析激光焊接特点的基础上，建立了一种移动高斯热源模型，研究了在移动点热源和高斯分布作用下激光焊接瞬态温度场，采用ANSYS 有限元分析方法,建立了薄板激光焊接温度场的计算模型并编制了相应的有限元程序，通过与试验结果对比分析，验证了建立的移动高斯热源模型在焊接温度场模拟中的适应性。
1 实验材料与方法试样材料为铝合金 3A21,规格为 100mm×50mm×2 mm的两板搭接组成；试验采JEM-1GY-400E 多功能激光器，试验参数如下：激光焊接功率 400W，焊接速度 260 mm/min，激光脉宽 8ms，焦距 150mm，光斑直径 1.5mm，环境温度 20℃(室温)。
将试样放在焊接夹具上，在电流为 300 A、脉宽为 8 ms、频率为 8 Hz 的激光下进行试样的制备。
2焊接温度场模拟2.1数学模型激光焊接过程是一个复杂的加热和散热过程，其焊接过程是高度的非线性瞬态，材料的热物理性能随着温度的变化而剧烈变化，通常利用傅立叶分析方法实现对非稳态传热问题的分析。
根据傅里叶公式和能量守恒定律建立热传导控制方程：式中：T 为温度；t为时间；ρ为密度；κ为导热系数； c为比热容；Q 为体热源热流密度；H为相变潜热。
在温度场计算中，熔化时的相变潜热对温度场分布有很重要的影响，当温度达到熔点后，温度将保持不变，直至潜热全部被吸收或放出完为止。
在有限元模型中，相变潜热常用焓来表示，焓的定义式为：H= U + PV （2）式中：H 为焓；U 为内能；P、V 分别为压力和体积。
2.2 材料属性材料的化学成分(质量分数,%)为：0.21Si，0.47Fe，0.08Cu，1.17Mn，0.01Mg，0.03Zn，0.02Ti，余量为 Al。
将材料的化学成分输入到 JMatPro 铝合金材料中，可以得到材料的随温度变化的高温热物理性能参数，然后选择以 ANSYS 格式输出，从而得到材料的热物理属性。
2.3热源模型对于激光焊接温度场的数值计算，一般采取与电弧焊类似的处理方法，可将热源看成点热源或面热源，面热源的能量密度分布主要为高斯热源分布或圆形光斑内的均匀分布。
在真实试验环境下采用激光进行点焊，通过工作台的移动获得类线状的焊缝，因此在仿真环境下把热源看成点热源或二维热源理。
图 1 所示为激光焊接过程示意图。
激光束照射到2mm 厚铝合金板材上后，在激光聚焦位置产生激光照射光斑，并在光斑位置附近形成高温区域。
图 1 激光焊接过程示意图Fig.1 Schematic diagram of laser welding由于作用于焊件表面的总热量等于焊接电弧的有效功率，根据文献[3]推导出：式中：q m 为激光光源中心处最大热流密度；η为激光的吸收系数；Plaser 是激光焊接功率；r l为激光光斑半径。
铝合金对激光的吸收率是影响其激光焊的重要参量，对温度场及熔宽影响显著[4]。
材料对激光的吸收率由下式决定[5]：式中：ρ为铝合金 20℃的直流电阻率；β为电阻温度系数；T 为温度；λ 为激光束的波长。
在加热光斑内的热流密度，一般近似地用高斯函数来描述，基模激光一般认为是高斯分布，根据文献[6]其作用区任意一点的功率密度为：式中：η 为激光的吸收系数；Plaser 是激光焊接功率；r l为激光光斑半径;τ为初始焊接位置上的时间；v 是热源的移动速度；r是工件上任一点到激光光斑中心的距离。
2.4 初始条件和边界条件由于工件的边界与周围环境存在着温差，并且与周围介质换热，其包括对流换热和辐射换热。
工件的初始温度等于周围环境温度T0，即焊接开始后，工件与周围环境之间发生热传递，工件底部与夹具之间发生热对流，其热边界条件用牛顿冷却方程描述为[7]：工件自由表面（工件的上表面）与环境之间既发生热对流又发生热辐射，所以其热边界条件根据斯蒂芬 -玻尔兹曼方程及牛顿冷却方程描述为：式中：T s为工件表面温度；T0为环境温度；ε 为工件辐射率；σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，约5.6710-8W/(m·2K4)；h 为对流换热系数；κ为工件热传导系数。
3结果与分析图2 为激光焊接铝合金薄板在不同时刻的温度场。
可看到，激光焊接温度场是一组圆环状的等温线，温度场分布随着热源的移动而不断变化。
在工件中下部开始，温度场趋于平衡，即进入稳态。
由图 2见，对比 0.5 和 1 s 时的温度场分布图，温度场发生了显著变化；4 s 时的温度场中热影响区变大，而熔合区的温度几乎不变，这很可能是由于在相变潜热的作用下，铝合金达到熔点后温度变化停滞，直到所有的潜热吸收完为止，这段时间内，铝板其他区域也将吸收热量，使热影响区的面积扩大。
从图 3 可看到，在移动热源前半部分等温线密熔化，经计算测量的单面熔宽为 0.8 mm，所以熔池集、温度梯度大，后半部分较稀疏、温度梯度小且越宽度约为 1.6 mm，与实际测量得焊缝宽度约为 1.55向后越明显。
光斑中心的平均温度最高，可达1.55 mm 基本一致。
并且由图 3 可看出，激光焊接的热影748℃。
当温度降低到 627~ 635℃时，焊接母材不再响区较其他焊接的热影响区较小。
图 4 所示为铝合金板上的模拟与测量点，图 5为利用热电偶测得图 4 所示位置处各点随时间变化的温度曲线。
如 A 曲线为焊接过程中位于焊缝中心的节点 A 随时间变化的温度变化曲线。
其温度在激光照射时迅速升高，当激光束离开后又快速降温，温度呈指数式升高和衰减。
由图 5 可看到，各点温度变值温度逐渐下降；在开始阶段，焊缝与近焊缝区各点温度激增，随后渐趋平缓，靠近焊缝区域温度变化比较快，而远离焊缝区域则变化比较慢。
图 6 是 A、B、C 三点的模拟热循环曲线。
对比图 5 和图 6，发现 A、B、C 三点模拟结果的热循环曲线与实测的热循环曲线在形状和峰值温度大小上相一致。