高功率激光焊接SUS304不锈钢数值模拟与试验研究

作者：陈根余; 廖生慧; 周聪; 李时春; 陈晓锋

来源：热加工工艺, 2014, 43(23): 166-174.

DOI：10.14158/j.cnki.1001-3814.2014.23.048

• 高功率激光焊接
• Marangoni对流
• 数值模拟
• “钉子头”型焊缝

针对高功率激光焊接SUS304不锈钢形成"钉子头"型焊缝缺陷的原因进行数值模拟,并通过试验进行对比。首先,利用COMSOL Multiphysics4.3a有限元软件建立了激光焊接熔池流动和传热耦合的三维模型。模型考虑Marangoni力、浮力和潜热共同耦合的熔池传热和流体流动,通过添加源项处理过渡区固-液相变问题。其次,分析了Marangoni对流对温度场、流场及熔池形貌的影响机制。最后,基于模型对SUS304不锈钢进行了激光深熔焊接试验。结果表明:Maragoni对流是导致上表面高温熔融金属液向熔池边缘流动,致使熔宽增加,从而形成"钉子头"型焊缝的原因。试验结果与模拟结果基本吻合,焊接速度从25 mm/s降低至10 mm/s,熔宽和熔深均增加,熔合线曲率越大,"钉子头"型焊缝越突出。

• 单位
  汽车车身先进设计制造国家重点实验室; 湖南大学