ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК
621.791.72:519.6
А
.
Г
.
Г р и г о р ь я н ц
,
А
.
Х
.
Х а р а х а ш е в
,
Л
.
Н
.
М а й о р о в
,
М
.
В
.
Т а к с а н ц
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
СТАЛЕЙ ТОЛЩИНОЙ
1. . . 12
мм
Проведен анализ физических процессов
,
протекающих при сварке
с глубоким проплавлением
.
Приведено описание двумерной числен
-
ной модели процесса взаимодействия лазерного излучения со средой
канала
.
Рассмотрены процессы тепло
-
и массопереноса
,
поглоще
-
ния излучения и переизлучения его плазмой
,
взаимодействие плазмы
со стенками канала и отвод теплоты в массив холодного образца
.
Модель устанавливает количественную взаимосвязь между параме
-
трами режима и результатами лазерной сварки стыковых соедине
-
ний
,
снижая тем самым затраты на разработку технологического
процесса
.
Технологический процесс лазерной сварки с глубоким проплавле
-
нием характеризуется большими значениями коэффициента формы
шва
,
малой зоной термического влияния
,
низким уровнем остаточных
деформаций и высокой производительностью труда
.
Эти преимуще
-
ства объясняются проникновением источника энергии под поверхность
материала благодаря формированию парогазового канала вследствие
интенсивного испарения и вытеснения под действием паров распла
-
ва металла
.
При этом источник из поверхностного трансформируется в
объемный
,
обеспечивая относительно равномерное выделение энергии
вдоль линии стыка
.
Однако канал в ходе лазерной сварки весьма неустойчив
.
Процессы
испарения на стенках увеличивают газодинамическую плотность сре
-
ды канала
,
усиливаются ионизационные процессы
,
растет оптическая
плотность среды
.
Сильно ионизированная среда канала экранирует ла
-
зерное излучение
.
В результате испарение в канале прекращается
,
его
среда разрежается и просветляется
.
Эта последовательность процессов
в парогазовом канале повторяется периодически и
,
в конечном итоге
,
определяет флуктуации доли энергии
,
проникающей в зону обработки
,
и
,
соответственно
,
технологическую эффективность всего процесса
.
В ряде работ
,
выполненных отечественными и зарубежными иссле
-
дователями
,
предложены различные технологические способы сниже
-
ния экранирующего действия пароплазменной среды канала
.
Предла
-
ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Машиностроение
”. 2005.
№
3 67
