高氮钢激光-MIG复合焊温度场数值模拟

《高氮钢激光-MIG复合焊温度场数值模拟》是一篇关于焊接工艺优化与热源特性研究的学术论文。该论文聚焦于高氮钢材料在激光-MIG复合焊接过程中的温度场分布情况，通过数值模拟的方法对焊接过程中热源的作用机制进行深入分析，旨在为实际焊接工艺提供理论支持和优化建议。

高氮钢因其优异的力学性能和耐腐蚀性，在航空航天、海洋工程及化工设备等领域具有广泛的应用前景。然而，高氮钢在焊接过程中容易出现裂纹、气孔等缺陷，这与其较高的氮含量密切相关。因此，如何在焊接过程中有效控制温度场，成为提高焊接质量的关键问题。

激光-MIG复合焊作为一种先进的焊接技术，结合了激光焊和MIG焊的优点，能够实现更高的焊接效率和更好的焊缝质量。在这一过程中，激光作为主热源，提供高能量密度，而MIG焊则作为辅助热源，补充热量并改善熔池流动性。这种复合焊接方式在高氮钢焊接中展现出良好的应用潜力。

本文采用有限元方法对激光-MIG复合焊过程中的温度场进行数值模拟。模型建立过程中，考虑了多种因素，包括热源的功率分布、焊接速度、材料的热物理性质以及边界条件等。通过对不同焊接参数下的温度场进行模拟，研究者能够全面了解焊接过程中热量的传递规律。

在模拟过程中，论文作者引入了双椭球热源模型来描述激光热源的能量分布，同时采用高斯热源模型来模拟MIG焊的热输入。两种热源的相互作用是影响温度场分布的重要因素。通过调整激光和MIG焊的功率比例，可以优化焊接过程中的热输入，从而减少焊接变形和裂纹倾向。

论文还对高氮钢的热物性参数进行了详细分析，包括导热系数、比热容和密度等。这些参数在不同温度下的变化会对温度场的分布产生显著影响。因此，建立准确的材料属性数据库是进行数值模拟的前提条件。

通过数值模拟结果的对比分析，论文揭示了激光-MIG复合焊过程中温度场的动态变化规律。模拟结果显示，随着焊接速度的增加，熔池的宽度和深度有所减小，而温度梯度则随之增大。此外，激光功率的增加有助于提高熔深，但过高的功率可能导致局部过热，从而引发焊接缺陷。

为了验证数值模拟的准确性，论文还进行了实验测试，通过红外热像仪对实际焊接过程中的温度场进行测量，并将实验数据与模拟结果进行对比。结果表明，数值模拟能够较为准确地反映实际焊接过程中的温度分布情况，具有一定的工程应用价值。

论文的研究成果对于优化高氮钢的激光-MIG复合焊接工艺具有重要意义。通过合理选择焊接参数，可以有效控制焊接过程中的温度场，提高焊接质量和接头性能。此外，该研究也为其他高强度合金材料的焊接提供了参考和借鉴。

总体而言，《高氮钢激光-MIG复合焊温度场数值模拟》是一篇具有较高学术价值和技术指导意义的论文。它不仅深化了对高氮钢焊接过程的理解，也为相关领域的研究人员提供了重要的理论依据和技术支持。