模拟Yb:YAG激光束声学和热现象在激光弧混合接过程中,在固态中具有相位转换
Marcin Kubiak1, Zbigniew Saternus1, Tomasz Domański1
1Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Czestochowa University of Technology, Dabrowskiego 69, 42-201 Czestochowa, Poland.
Materials (Basel, Switzerland)
|May 25, 2024
概括
这项研究模拟了混合激光弧 (HLAW) 工艺,将实验数据集成为创新的Yb:YAG激光热源模型. 结果显示激光功率分布和聚焦在S355钢接中显著影响温度和关节区域.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 计算建模 计算建模
- 制造过程 制造过程 制造过程
背景情况:
- 混合激光弧接 (HLAW) 提供了增强的连接能力.
- 对混合热源的准确建模对于过程优化至关重要.
- 了解热和流体动力学是预测接质量的关键.
研究的目的:
- 开发和验证HLAW过程的数学和数值模型.
- 为了研究激光热源特征的影响,并专注于接形成.
- 模拟S355钢接中的热现象,流体流动和相变.
主要方法:
- 实验测量激光能量分布和电弧特性.
- 使用地理统计战争和戈尔达克分布开发混合热源模型.
- 连续性保存方程的应用用于热和流体分析.
- 使用约翰逊-梅尔-阿弗拉米和科斯蒂宁-马伯格方程进行相变动力学.
- 实验性宽度测量分析和CCT图的确定.
- 计算机模拟的S355钢接.
主要成果:
- 经过验证的模型预测温度和融材料的速度概况.
- 热源发电分布和激光聚焦对温度分布的显著影响.
- 预测和实验融合区 (FZ) 和受热影响区 (HAZ) 尺寸之间的相关性观察到.
- 在HLAW条件下的S355钢的量化相变动力学和CCT图.
结论:
- 开发的模型准确地捕捉了HLAW中的关键现象.
- 激光束聚焦和功率分配是控制接关节特性的关键参数.
- 该研究提供了一个强大的框架,通过数值模拟优化HLAW过程.
