При моделировании сварки в движении учитывается перенос обра
-
зующейся под наезжающим со скоростью сварки лазерным лучом и до
-
стигшей критического размера капли расплава с фронтальной стенки
канала на заднюю
.
Перенос рассматривается как мгновенный акт
,
со
-
провождающийся адиабатическим теплопереносом
.
В результате тако
-
го покапельного перемещения металла движущийся за лазерным лу
-
чом канал приобретает сложную форму
,
близкую к реальной
.
Другие
физические процессы
,
протекающие в жидкой фазе сварочной ванны
,
в модели не рассматриваются
.
Вычислительный эксперимент
.
Результирующая система уравне
-
ний
,
дополненная граничными условиями
,
решалась численно методом
“
распада разрывов
”,
что позволяло решать задачи с приемлемой
(4%)
для практических целей точностью
,
в том числе и для случая разрыв
-
ных течений
(
область ударных волн
)
в среде канала
,
характеризуемой
высокими
“
плазменными
”
температурами
,
когда другие
“
сеточные
”
ме
-
тоды дают существенную ошибку
.
Вычислительные эксперименты проводились для стали
12
Х
18
Н
10
Т
.
Моделировалась сварка образцов толщиной
1. . . 12
мм
.
В качестве тех
-
нологического газа
,
заполняющего канал при отсутствии паров стали
и составляющего атмосферу над его поверхностью
,
выбрали гелий
.
Для настройки программы в виде констант задавали теплофизи
-
ческие параметры обрабатываемой стали и технологического газа
.
Предполагалось
,
что объектив с фокусным расстоянием
160
мм и све
-
товым сечением
35
мм фокусировал круговое нормальное распреде
-
ление плотности мощности
.
К числу варьируемых параметров отно
-
сили мощность лазерного излучения
(3,5. . . 10
кВт
),
скорость сварки
(0,6. . . 3,0
м
/
мин
)
и заглубление фокуса луча под поверхность образца
(0. . . 3
мм
).
В процессе работы программы рассчитывали поля температур
Т
,
коэффициенты поглощения среды
χ
,
давления
p
,
плотности
ρ
,
верти
-
кальные
u
и горизонтальные
v
компоненты скорости среды
,
плотно
-
сти мощности лазерного излучения по лазерному лучу
.
Рассчитыва
-
лись также скорости движения границ пар
–
расплав и расплав
–
твердый
металл
.
Поля рассчитывались в виде массивов
,
соответствующих со
-
вокупности ячеек разбиения
.
Проводились расчеты изменения диэлек
-
трической проницаемости точек среды канала и обусловленные ими ис
-
кажения волнового фронта лазерного излучения в канале
.
За выходной
технологический параметр принимали установившуюся глубину про
-
плавления
.
Результаты моделирования
.
Разработанная модель позволила
,
по
-
мимо получения технологических результатов
,
анализировать непо
-
средственно в ходе моделирования динамику отдельных физических
ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Машиностроение
”. 2005.
№
3 79
