電子束焊接的凝固缺陷預(yù)測.pdf

1、鋁合金因其密度小，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，耐腐蝕及加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工等領(lǐng)域。但其熱容，熱導(dǎo)率和熔化潛熱均較大，而電子束焊接因其能量密度高、化學(xué)成分純凈、熱影響區(qū)小等特點(diǎn)成為中厚板鋁合金焊接的首選。
　　但電子束焊接過程中凝固縮孔的存在，成為影響焊接結(jié)構(gòu)使用性能的重要因素。因此，對焊接凝固縮孔的研究，就變得至關(guān)重要。
　　本文針對20mm厚5A06鋁合金，在有限元分析軟件ANSYS中對凝固縮孔的產(chǎn)生進(jìn)行預(yù)測。

2、首先基于凝固過程中枝晶間的流動(dòng)和宏觀溫度場的關(guān)系建立了凝固縮孔產(chǎn)生判據(jù)為（公式略），并與收縮勢法相結(jié)合作為電子束焊接凝固縮孔產(chǎn)生的判據(jù)。
　　焊接溫度場的建立采用了兩種熱源模型進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Gauss面熱源和擬合拋物線形熱源組合的復(fù)合熱源模擬得到的焊縫熔合線形貌與實(shí)際比較接近，證實(shí)了采用該熱源模型較為準(zhǔn)確。
　　為了計(jì)算能夠順利較快的進(jìn)行，這里開啟了 ANSYS12.1的share-memory并行功能，能夠節(jié)省時(shí)間約

3、20％。同時(shí)，比較了不同網(wǎng)格大小條件下，聚焦電流、焊接速度、焊接束流對凝固縮孔的產(chǎn)生位置、大小及間距的影響。結(jié)果證實(shí)：網(wǎng)格越細(xì)，模擬得到的縮孔大小也越接近實(shí)際值。對于較粗的網(wǎng)格，只適用于計(jì)算大的縮孔。而且隨著聚焦電流的增加，模擬得到的缺陷點(diǎn)數(shù)先減小后增加；隨著焊接束流的增加，缺陷點(diǎn)數(shù)先增加后減??；隨著焊接速度的增加，缺陷點(diǎn)數(shù)總體呈上升趨勢。計(jì)算得到的縮孔位置多集中在焊縫的下部。其產(chǎn)生具有一定的周期性，而且通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，縮孔的產(chǎn)生與焊縫成