鈦合金-不銹鋼異種金屬激光焊接過程的有限元分析與實驗研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鈦合金良好的性能被得到越來越多的重視，工件中的部分不銹鋼材料被其取代以提高工件的性能。雖然焊接是鈦合金和不銹鋼材料常見的連接方式，但兩者在化學(xué)成分和物理性能方面存在較大的區(qū)別，致使兩種金屬之間的焊接性能普遍較差。由于激光技術(shù)的快速發(fā)展，以及熱源集中、熱輸入量相對較小、熱源可精確控制等優(yōu)點使其在焊接工業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用。而激光焊接方法在異種金屬焊接中的應(yīng)用研究是現(xiàn)代工業(yè)中比較重視的一個課題。
　　本篇文章針對

2、TA15鈦合金和304不銹鋼兩種牌號金屬的焊接性能進(jìn)行研究。在綜合分析他人研究的前提下，針對鈦合金-不銹鋼異種金屬焊接的特殊性提出兩種焊接方法進(jìn)行分析實驗，分別是激光熱源偏向不銹鋼材料的直接焊接和在鈦合金與不銹鋼之間加入填充層銅進(jìn)行焊接。
　　首先利用ANSYS有限元分析軟件對鈦合金-不銹鋼異種金屬直接焊接溫度場進(jìn)行仿真分析。鈦合金和不銹鋼兩側(cè)的溫度場呈不對稱分布，在相同時間焊縫兩側(cè)的峰值溫度存在不同，而且焊縫兩側(cè)相同位置的節(jié)點溫

3、度也存在差異。引入偏焦量后，對偏焦量值為0.2mm～0.8mm的情況分別進(jìn)行仿真，分析不同偏焦量值時的溫度場分布情況，分析表明偏焦量值的合理范圍應(yīng)該在0.5mm～0.7mm內(nèi)。另外對填充層黃銅厚度為0.1mm～0.8mm的鈦合金-不銹鋼激光焊接溫度場進(jìn)行仿真，分析其溫度場分布發(fā)現(xiàn)加入黃銅后鈦合金和不銹鋼兩側(cè)的融化量減少，并且冷卻速度更快。對每組填充層厚度的溫度場分布進(jìn)行綜合分析，得出鈦合金-不銹鋼異種金屬激光焊接填充層銅的合理厚度應(yīng)在0