316L不銹鋼高功率激光焊接焊縫形貌與熔池動態(tài)行為的相關(guān)性研究.pdf

1、激光焊接具有高能量密度、低熱輸入、高焊接效率的優(yōu)點(diǎn)，在裝備制造、航空航天、船舶、汽車等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著國家對高服役性能裝備的戰(zhàn)略需求，針對裝備中復(fù)雜厚壁結(jié)構(gòu)件的高功率（通常大于5000W）激光焊接的相關(guān)研究及應(yīng)用日益迫切。與低功率激光焊接相比，高功率激光焊接對焊接條件要求苛刻，其焊接工藝窗口窄，因此易出現(xiàn)熱變形大、焊接缺陷嚴(yán)重、焊縫組織不均勻性明顯、接頭力學(xué)性能差的問題。而焊縫形貌對接頭質(zhì)量及力學(xué)性能有至關(guān)重要的影響，其與高功率

2、激光焊接過程的熔池動態(tài)行為密切相關(guān)。同時，316L不銹鋼由于具有耐腐蝕性強(qiáng)、高溫強(qiáng)度較好、良好的加工硬化性以及固溶狀態(tài)無磁性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高服役性能裝備。因此本文對316L不銹鋼高功率激光焊接焊縫形貌與熔池動態(tài)行為的相關(guān)性進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，取得的成果如下：
　　首先，建立了描述高功率激光焊接熔池動態(tài)行為的數(shù)值模型，在模型中采用自適應(yīng)熱源處理高功率激光焊接熱輸入，采用焓孔隙度法處理熔化凝固，采用VOF耦合Level Se

3、t方法進(jìn)行界面追蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高功率激光焊接過程熔池動態(tài)行為的數(shù)值模擬。
　　其次，通過數(shù)值模擬進(jìn)行了316L不銹鋼高功率激光焊接的熔池動態(tài)行為研究，發(fā)現(xiàn)并歸納了316L不銹鋼高功率激光焊接的三種典型焊縫形貌。為研究三種焊縫形貌的形成原因，本文分析了不同焊縫形貌熔池動態(tài)行為的區(qū)別并分析了其原因，進(jìn)而揭示了316L不銹鋼高功率激光焊接的焊縫形貌與熔池動態(tài)行為的相關(guān)性。
　　最后，進(jìn)行了316L不銹鋼高功率激光焊接工藝實(shí)驗(yàn)，通過