焊接过程数值模拟热源模式的比较 被引量：33

1

作者 陈家权 肖顺湖 +1 位作者 吴刚 杨新彦 《焊接技术》 北大核心 2006年第1期9-11,共3页

焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容。文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法。针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同... 焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容。文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法。针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同方法计算焊接温度场结果的差异。结果表明,生死单元方法是一种简单的热源加载模式,其计算效率优于其他2种加载方法。 展开更多

关键词 焊接 高斯热源 双椭球热源 生死单元 有限元

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基于高频感应技术的船体曲面弯板成型的研究 被引量：11

2

作者 周宏 蒋志勇 +1 位作者 罗宇 罗萍萍 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期128-135,共8页

基于高频感应加热原理,建立了船体曲面高频感应弯板成型的圆形高斯加热热源模型。通过不同加热速度下参考点温度的模拟计算值和试验测量值的对比,验证了该热源模型的可靠性。研究了板材厚度及扫描速度等影响因素对弯板成型的影响。结果... 基于高频感应加热原理,建立了船体曲面高频感应弯板成型的圆形高斯加热热源模型。通过不同加热速度下参考点温度的模拟计算值和试验测量值的对比,验证了该热源模型的可靠性。研究了板材厚度及扫描速度等影响因素对弯板成型的影响。结果表明,随着板厚的增加,横向收缩逐渐减小;板材横向角变形主要取决于热输入(加热速度)及板厚(温度差)。对于给定的板厚均存在某个热输入数值(或加热速度),使得角变形最大,另一方面,随着加热速度的增加,平板横向收缩变形逐渐减小;平板横向角变形的变化趋势则比较复杂,试验和数值计算都表明,横向角变形在热源移动速度v=300mm/min时取极值。 展开更多

关键词 高频感应 高斯热源 角变形

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用于铝合金焊接数值模拟的高斯热源参数确定 被引量：11

3

作者 何宽芳 张卓杰 +1 位作者 谭智 成勇 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2015年第11期196-200,共5页

高斯热源模型适用于焊接电弧冲击力较小的温度场数值模拟,如何有效确定高斯热源半径参数对于保证焊接模拟计算精度至关重要。在分析焊接瞬态温度场控制方程及边界条件的基础上,建立了2024铝合金焊接温度场有限元数值分析模型,选用高斯... 高斯热源模型适用于焊接电弧冲击力较小的温度场数值模拟,如何有效确定高斯热源半径参数对于保证焊接模拟计算精度至关重要。在分析焊接瞬态温度场控制方程及边界条件的基础上,建立了2024铝合金焊接温度场有限元数值分析模型,选用高斯移动热源进行加载,计算与分析了高斯热源电弧有效加热半径对焊接温度场计算结果的影响,与红外线热成像仪实验得到的温度场结果进行对比并修正热源模型参数,确定了2024铝合金在给定焊接参数下的高斯热源有效加热半径值,为进一步准确、有效地研究焊接温度场、应力场分布规律提供参考数据。 展开更多

关键词 高斯热源 温度场 数值模拟 有效加热半径

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多道送粉式激光熔覆温度场的有限元分析 被引量：10

4

作者 高爱兵 胡夏夏 骆芳 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2011年第1期67-70,共4页

根据激光熔覆的特点,建立了激光熔覆温度场分析的模型,对多道送粉式激光熔覆过程的温度场进行了有限元分析.在分析过程中,激光热源模型为可移动的高斯热源,该模型适合熔覆层厚度不大的情况.并采用"单元生死法"来模拟激光熔覆... 根据激光熔覆的特点,建立了激光熔覆温度场分析的模型,对多道送粉式激光熔覆过程的温度场进行了有限元分析.在分析过程中,激光热源模型为可移动的高斯热源,该模型适合熔覆层厚度不大的情况.并采用"单元生死法"来模拟激光熔覆过程中激光粉末不断被熔覆的过程.结合以上分析过程,我们利用ANSYS有限元分析软件来编写一段相应的APDL命令流,运行命令流后,通过ANSYS后处理器便可查看相应的计算结果.分析结果表明:每一道中各步的中心点温度的峰值基本上相等,并且热循环曲线相似,只是在时间上有延迟.后一道各步中心点的温度峰值比前一道各步的要高,但是这种增值的幅度越来越小. 展开更多

关键词 激光熔覆 温度场 有限元法 高斯热源模型 单元生死法 温度峰值

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PHOENICS在焊接数值模拟中的应用 被引量：6

5

作者 张瑞华 樊丁 杜华云 《甘肃工业大学学报》 CAS 北大核心 2003年第4期26-28,共3页

数值模拟是目前研究焊接行为最为有效的工具之一.结合焊接热过程的特点,介绍了大型通用商业软件PHOENICS在焊接热过程中的使用情况.PHOENICS包括三个模块化结构前处理、求解和后处理,可分别运行.以Gaussian热源的加载为例,介绍了其核心... 数值模拟是目前研究焊接行为最为有效的工具之一.结合焊接热过程的特点,介绍了大型通用商业软件PHOENICS在焊接热过程中的使用情况.PHOENICS包括三个模块化结构前处理、求解和后处理,可分别运行.以Gaussian热源的加载为例,介绍了其核心技术PHOENICS处理边界条件和源项的方法,为PHOENICS的进一步使用奠定了基础. 展开更多

关键词 PHOENICS 焊接工艺 数值模拟 传热过程

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哈氏合金C276管道焊接残余应力与变形的有限元分析 被引量：5

6

作者 蒋文春 巩建鸣 +1 位作者 陈虎 涂善东 《化工机械》 CAS 2006年第2期99-102,113,共5页

针对哈氏合金C276焊接特点,运用有限元分析软件ABAQUS,对哈氏合金C276管道多道焊残余应力进行了有限元模拟。利用单元生死技术,模拟焊缝金属的形成;利用FORTRAN语言编写子程序DFLUX,实现了移动的高斯分布热源;考虑对流、传导、辐射以及... 针对哈氏合金C276焊接特点,运用有限元分析软件ABAQUS,对哈氏合金C276管道多道焊残余应力进行了有限元模拟。利用单元生死技术,模拟焊缝金属的形成;利用FORTRAN语言编写子程序DFLUX,实现了移动的高斯分布热源;考虑对流、传导、辐射以及高温下的材料性能,获得了残余应力和变形的分布规律。计算结果表明,在焊缝及热影响区,轴向拉应力对内壁裂纹的产生有主要的影响,环向拉应力对外壁裂纹的产生有主要的影响。线能量对温度和变形的影响较大,而对残余应力影响不大。 展开更多

关键词 哈氏合金C276 管道 高斯热源 焊接残余应力 有限元分析

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基于温度场的C/SiC复合材料短电弧放电加工等效热源研究 被引量：3

7

作者 季玉 周建平 +2 位作者 汪兵兵 秦曹阳 唐伟 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第4期9-14,共6页

针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统... 针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统高斯热源与等效热源,并通过实验进行验证。结果表明:运用新型等效热源仿真,得到的凹坑尺寸比传统高斯热源更加接近实验加工的尺寸,预测精确度提高20%。 展开更多

关键词 短电弧放电加工 等效热源 C/SIC复合材料 高斯热源

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多参数对GTAW焊接温度场影响分析 被引量：4

8

作者 赵明 杜丹丹 罗德通 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期20-24,114,共5页

运用ANSYS软件对钨极惰性气体保护焊接(GTAW)热过程进行数值分析.连续施焊20 s和自然冷却20 s的等温面瞬态演变结果表明,施焊开始后经过5 s工件全部熔透,但冷却开始后液态熔池区域在不到1 s内就全部消失;施焊阶段高温区域随热源同步移动... 运用ANSYS软件对钨极惰性气体保护焊接(GTAW)热过程进行数值分析.连续施焊20 s和自然冷却20 s的等温面瞬态演变结果表明,施焊开始后经过5 s工件全部熔透,但冷却开始后液态熔池区域在不到1 s内就全部消失;施焊阶段高温区域随热源同步移动,冷却开始后高温区域会逐渐后移并终冷至室温.工件上一系列等距离点的焊接热循环曲线表明,稳态时焊接热循环曲线升温阶段变化趋势相同,但由于熔融金属从液态转变为固态释放出相变潜热,使得冷却阶段变化趋势存在明显差别:越远离收弧位置的点,温度衰减越缓慢;越靠近收弧位置的点,衰减越快.并通过分析焊接电流、焊接速度、热流集中参数对焊接热过程的影响规律,获得了优化的焊接工艺参数. 展开更多

关键词 高斯热源 热流分布参数 钨极氩弧焊 数值分析

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304不锈钢激光微抛光的数值模拟与分析

9

作者 李道齐 王涛 黄旭东 《光电子．激光》 CSCD 北大核心 2024年第1期91-100,共10页

为了将激光抛光金属表面的过程可视化,本文建立了脉冲激光抛光304不锈钢的二维瞬态数值模型,模拟了脉冲激光作用下304不锈钢表面形貌的演变过程,揭示了抛光过程中传热、熔化和凝固等物理过程的演化机制。模拟结果表明,与连续激光抛光相... 为了将激光抛光金属表面的过程可视化,本文建立了脉冲激光抛光304不锈钢的二维瞬态数值模型,模拟了脉冲激光作用下304不锈钢表面形貌的演变过程,揭示了抛光过程中传热、熔化和凝固等物理过程的演化机制。模拟结果表明,与连续激光抛光相比,脉冲激光会使抛光表面产生细小的波纹,但是整体上空间曲率会减小,能够起到一定的抛光效果。在表面形貌的演化过程中,表面起伏较大的区域,由毛细力主导熔池内熔体的流动,其主要作用是消除具有大区率的表面形貌;表面曲率较小的区域,则由热毛细力占据主导地位,其主要作用是促使熔融金属在熔池中重新分布,进一步降低表面的粗糙度。为了验证仿真模型的正确性,通过与实验结果的比较,发现模型熔池深度与实验结果相符合,具有较高的模拟精度。 展开更多

关键词 激光抛光 高斯热源 数值模拟 表面形貌

原文传递

超声混粉电火花加工热力学仿真及表面形貌研究

10

作者 董颖怀 张少剑 +2 位作者 王岩 牛跃博 周文 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期164-170,共7页

为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和... 为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和实验分析了普通电火花、超声电火花、混粉电火花和超声混粉电火花四种加工方式,结果表明超声混粉电火花加工效率比普通电火花加工效率提高了23%。加入混粉和施加超声可以减少加工表面积碳,提高表面质量;可以使放电凹坑变得更加规则,使表面粗糙度降低。混粉电火花加工相对于普通电火花加工其表面粗糙度平均降低了8.9%,超声混粉电火花表面粗糙度相对于普通电火花平均降低了4.3%。 展开更多

关键词 超声振动 混粉 温度场 表面形貌 高斯热源

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焊接移动高斯热源数字化仿真和残余应力的分析 被引量：3

11

作者 张晓程 付迎 +1 位作者 俄馨 李宏媛 《热处理技术与装备》 2023年第2期54-58,共5页

热源是焊接过程中的基本条件,由于焊接过程是局部加热的过程,不稳定的温度场会导致焊接的变形和残余应力的产生。本文利用ANSYS有限元软件对焊接移动高斯热源进行了仿真和模拟,求解了整个焊接过程中的温度场和残余应力的变化。这种仿真... 热源是焊接过程中的基本条件,由于焊接过程是局部加热的过程,不稳定的温度场会导致焊接的变形和残余应力的产生。本文利用ANSYS有限元软件对焊接移动高斯热源进行了仿真和模拟,求解了整个焊接过程中的温度场和残余应力的变化。这种仿真方法较好的模拟残余应力的变化。 展开更多

关键词 ANSYS 高斯热源 残余应力 仿真

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平板对接焊温度场与残余应力数值模拟 被引量：4

12

作者 崔虎威 樊开敬 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期140-146,共7页

为分析焊接工艺参数对平板对接焊焊后的温度及应力的分布,在热弹塑性有限元法的基础上,利用ANSYS函数加载功能实现高斯热源的移动加载,并借助ANSYS有限元软件分析了焊接电流、电弧有效加热半径、焊接速度等焊接参数对平板对接焊温度场... 为分析焊接工艺参数对平板对接焊焊后的温度及应力的分布,在热弹塑性有限元法的基础上,利用ANSYS函数加载功能实现高斯热源的移动加载,并借助ANSYS有限元软件分析了焊接电流、电弧有效加热半径、焊接速度等焊接参数对平板对接焊温度场和残余应力场的影响。研究结果表明:温度场峰值随焊接速度增加而减小,随电弧有效加热半径、焊接电流增加而加大;沿焊缝残余应力峰值随焊接速度、电弧有效加热半径、焊接电流增加而增加。 展开更多

关键词 船舶工程 对接焊 高斯热源 温度场 残余应力

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核化工玻璃固化桶焊接温度场与热变形分析

13

作者 张蔷 王皓皓 窦远 《广东化工》 CAS 2024年第5期87-92,40,共7页

为了掌握核化工玻璃固化焊封装置钢桶本体与密封盖之间的焊封焊接过程的温度和结构响应,本文基于ANSYS Workbench开展钢桶焊接温度场与热变形分析,采用高斯热源模型模拟焊接热源输入。数值计算结果较好的反映了钢桶本体与密封盖之间进... 为了掌握核化工玻璃固化焊封装置钢桶本体与密封盖之间的焊封焊接过程的温度和结构响应,本文基于ANSYS Workbench开展钢桶焊接温度场与热变形分析,采用高斯热源模型模拟焊接热源输入。数值计算结果较好的反映了钢桶本体与密封盖之间进行焊接时的温度变化特征、热应力分布特征和热变形情况,对比了焊封装置钢桶焊接初始温度25℃(常温)与初始温度200℃下热应力与热变形的差异情况,计算分析可为核化工玻璃固化焊封装置钢桶焊接工艺的固化提供参考依据。 展开更多

关键词 核化工 玻璃固化 焊封装置 钢桶焊接 高斯热源 热变形

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超声振动辅助电火花加工表面成形机理研究

14

作者 王岩 石健 +3 位作者 樊凌峰 董颖怀 杨硕 蔡清睿 《热加工工艺》 北大核心 2024年第16期148-151,共4页

以TC4钛合金作为工件材料,通过建立高斯热源在工件表面的分布模型,描述了单脉冲电火花加工凹坑的成形机理。为了验证模型的准确性,进行了仿真和实验验证。结果表明:通过分析仿真得到的温度场云图和实验测得的数据发现,高斯热源分布模型... 以TC4钛合金作为工件材料,通过建立高斯热源在工件表面的分布模型,描述了单脉冲电火花加工凹坑的成形机理。为了验证模型的准确性,进行了仿真和实验验证。结果表明:通过分析仿真得到的温度场云图和实验测得的数据发现,高斯热源分布模型与两者一致。在引入超声振动后,表面粗糙度降低35%~46%,材料表面凹坑明显减少,表面形貌发生显著变化。随振幅增大,高斯热源分布曲线的最大值减小,温度场中心最高温度降低,深度变浅的表面凹坑数量增加,单个凹坑的面积增加,表面粗糙度变好。 展开更多

关键词 超声振动 电火花加工 高斯热源 表面粗糙度 表面凹坑

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基于带状热源的摆动焊接温度场数值模拟 被引量：3

15

作者 李晋梅 雷毅 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期134-137,共4页

在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20#钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线。... 在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20#钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线。模拟结果表明:摆动焊接过程中,当热源接近时,焊缝附近节点的温度瞬时上升至1 000℃以上,热源经过后,温度又降至200℃以下;与焊接方向垂直截面处节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低;焊缝附近节点温度为200℃以下时,升温速度平缓,200℃以上则升温速度明显增大;摆动焊接过程中,焊件上形成宽而短的近似于圆形的熔池。 展开更多

关键词 摆动焊接 带状热源模型 高斯热源 数值模拟 温度场

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利用不同焊接热源模型对结构件进行焊接模拟 被引量：3

16

作者 高耀东 张福宽 高俊萍 《内蒙古科技大学学报》 CAS 2013年第1期59-63,共5页

基于ANSYS,分别使用高斯热源模型和分段热源模型对金属结构件的焊接过程进行了有限元模拟,使用单元生死技术模拟焊接材料的生成,并考虑了相变潜热对温度场的影响.本文先计算温度场,然后把温度场作为载荷来计算结构场,得到残余变形和应... 基于ANSYS,分别使用高斯热源模型和分段热源模型对金属结构件的焊接过程进行了有限元模拟,使用单元生死技术模拟焊接材料的生成,并考虑了相变潜热对温度场的影响.本文先计算温度场,然后把温度场作为载荷来计算结构场,得到残余变形和应力的分布,从而实现焊接过程的温度场、残余应力和残余变形的三维动态模拟.结果表明:利用分段热源模型能够在保证计算精度的前提下,大大提高计算效率,明显缩短计算时间. 展开更多

关键词 ANSYS 高斯热源 分段热源 焊接模拟

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Fluent在焊接模拟中的应用 被引量：3

17

作者 朱立奎 雷永平 史耀武 《新技术新工艺》 2007年第5期25-28,共4页

以TIG焊为研究对象,对使用Fluent进行三维温度场和熔池流场数值模拟中遇到的诸如模型的建立、热源的处理、相变潜热以及熔池对流等问题的处理进行了阐述。结果表明,Fluent可以很方便的对焊接工艺过程进行模拟,其输出的计算结果可以直观... 以TIG焊为研究对象,对使用Fluent进行三维温度场和熔池流场数值模拟中遇到的诸如模型的建立、热源的处理、相变潜热以及熔池对流等问题的处理进行了阐述。结果表明,Fluent可以很方便的对焊接工艺过程进行模拟,其输出的计算结果可以直观的揭示各种驱动力对于焊接过程的影响。Fluent软件的成功应用对于研究焊接过程和指导焊接的生产实践有着积极的意义。 展开更多

关键词 FLUENT 数值模拟 焊接热过程 gaussian热源

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Fluent在焊接模拟中的应用 被引量：2

18

作者 朱立奎 雷永平 史耀武 《电焊机》 2007年第8期13-16,19,共5页

介绍了计算流体力学商业软件Fluent的特点和操作规程。以TIG焊为研究对象,对三维温度场和熔池流场数值模拟中遇到的诸如模型建立、热源处理、相变潜热以及熔池对流等问题的方法进行了描述。结果表明,Fluent可以方便地对焊接工艺过程进... 介绍了计算流体力学商业软件Fluent的特点和操作规程。以TIG焊为研究对象,对三维温度场和熔池流场数值模拟中遇到的诸如模型建立、热源处理、相变潜热以及熔池对流等问题的方法进行了描述。结果表明,Fluent可以方便地对焊接工艺过程进行模拟,其输出的计算结果能够直观揭示各种驱动力对焊接过程的影响。Fluent软件的成功应用对于研究焊接过程和指导焊接的生产实践有着积极的意义。 展开更多

关键词 FLUENT 数值模拟 焊接热过程 gaussian热源

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厦漳大桥(南汊)锚拉板焊接残余应力有限元分析 被引量：3

19

作者 胡娟 伍贤智 +2 位作者 石峻峰 何浩 陈东波 《交通科技》 2013年第4期21-24,共4页

为了得到焊接残余应力的分布,确保结构安全,对厦漳大桥(南汊)锚拉板P3焊缝焊接残余应力进行研究,应用三维有限元分析方法及高斯热源函数,结合单元生死技术模拟焊道焊接过程,分析焊接过程中的温度分布和应力分布,以及冷却后的残余应力。

关键词 残余应力 有限元分析 高斯热源 单元生死

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基于移动高斯热源的激光抛光瞬态有限元三维数值模型 被引量：2

20

作者 贺国阳 王涛 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期575-583,共9页

本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数... 本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数而产生的表面张力对抛光熔池的影响,通过改变高斯光源的不同功率强度、扫描速度,来分析对抛光过程中形成的熔池的影响,模拟结果表明:当激光热源功率过大时,易造成熔池尺寸过大,不利于降低材料表面的粗糙度,适当降低扫描速度能有效的降低轮廓峰值的温度梯度大小,从而降低表面张力的作用大小,进而改善熔池尺寸与形状。通过实际抛光实验得出:激光的最佳扫描速度维持在20 mm/s左右,扫描速度过小或者过大都会使抛光样品的表面粗糙度值[WTBX]Ra增加,从而达不到理想抛光效果,且通过实验测试值与数值模型计算值相比较,发现两者数据大致吻合,从而证明了该数学模型的准确性。 展开更多

关键词 激光抛光 高斯热源 熔池 温度场 表面张力温度系数

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