| 题名 | 铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展行为研究 |
| 作者 | 盛文文 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 樊丁 ; 黄健康 |
| 关键词 | 铝/钢电弧辅助激光焊 润湿铺展 温度场 自由表面 接触角 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 铝/钢电弧辅助激光焊接方法是在激光光束后方的一定距离处添加一小功率辅助电弧,通过辅助电弧来改变焊接过程的温度场分布,进而改善液态金属的润湿铺展性能。由于焊接过程中的润湿铺展行为是非平衡态,采用试验的方法来研究焊接过程中的润湿铺展行为存在一定的困难,因此,本文针对铝/钢对接焊,建立焊接熔池的三维数学模型,并用VOF(Volume of Fluid)方法追踪熔池自由表面,采用FLOW-3D软件进行数值分析,在研究铝/钢单激光焊接润湿铺展行为及其影响因素的基础之上,重点研究了铝/钢电弧辅助激光焊接的润湿铺展行为及其影响因素,最后分析比较了激光分别为散焦和聚焦情况下单激光热源和电弧辅助激光热源两种热源模型对铝/钢焊接润湿铺展的影响。首先,进行了铝合金在钢板表面润湿铺展行为的试验研究。结果发现,保温温度的升高有助于提高铝合金在钢板表面的润湿速率和润湿性,一方面,温度越高,达到润湿平衡状态的时间越短;另一方面,温度越高,润湿平衡状态下的接触角越小、接触半径越大,平衡润湿性越好。其次,分析了单激光作用下铝/钢对接焊的润湿铺展行为及其影响因素。研究发现,随着焊接过程的进行,母材的温度场分布范围逐渐增大,液态金属向钢侧的流动性增强,焊接界面接触角逐渐变小,铺展宽度逐渐增大,液态金属的润湿铺展程度逐渐增大;激光功率、焊接速度实质上是通过改变焊接过程的温度场分布来影响液态金属在钢表面的润湿铺展性。再次,分析了电弧辅助激光作用下铝/钢对接焊的润湿铺展行为及其影响因素。结果表明:母材的温度场分布范围随着热源的向前移动逐渐增大,使得液态金属向钢侧的流动量增大、流动性增强,润湿铺展程度更好;降低焊接速度、增大激光功率和电弧电流均可提高润湿铺展的效果,热源间距在15 mm左右的润湿铺展效果最好。最后,比较分析激光分别为散焦和聚焦情况下单激光热源和电弧辅助激光热源对铝/钢对接焊润湿铺展的影响。结果表明:不论激光为散焦还是聚焦情况,单激光作用下母材的温度场分布范围小,液态金属的流动量和流动性小,导致润湿铺展效果较差;当引入辅助电弧时,母材表面温度场分布范围变大,金属熔化量增多,使得熔池中液态金属的流动性增强,改善了液态金属在钢表面的润湿铺展效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 76 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91481]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 盛文文. 铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展行为研究[D]. 2016. |
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