聚碳酸酯激光透射焊接温度场模拟研究

"该文主要探讨了基于三维真实表面形貌的聚碳酸酯（PC）激光透射焊接过程中温度场的模拟分析。通过表面粗糙度测量，建立PC试件表面粗糙轮廓的数学模型，并在ANSYS Fluent软件中进行激光焊接模拟，对比分析了光滑和粗糙表面的焊接效果，揭示了表面粗糙度对焊接强度的影响。" 在激光技术领域，激光透射焊接是一种高效的连接方法，尤其适用于透明材料如聚碳酸酯（PC）。文章指出，对三维真实表面形貌的精确分析对于理解焊接过程至关重要。作者姜宁和王传洋首先利用表面粗糙度测量仪对PC试件的表面进行了详细测量，以获取其真实的粗糙度特性。这些数据随后被用来构建表面粗糙轮廓的数学模型，这是模拟的基础。 在ANSYS Fluent这一强大的流体动力学仿真工具中，研究人员进行了激光焊接的数值模拟。他们分别模拟了具有光滑表面特性和具有实际测量粗糙度的PC表面的焊接过程，以此来研究表面粗糙度如何影响焊接的温度场分布和最终的焊接质量。通过模拟，可以观察到激光能量如何在不同表面条件下被吸收、传递和散失，以及这些因素如何改变焊缝区域的温度分布。 实验结果显示，与光滑表面相比，粗糙的PC表面焊接产生的温度场分布不均匀，这可能导致焊接强度降低。焊接过程中，表面粗糙度会增加热能的散失，影响熔池的形成和焊缝的稳定性。此外，由于粗糙表面增加了激光与材料之间的接触面积，可能产生更多的飞溅和缺陷，从而降低了焊接的机械性能。 文章还提到了分形原理在分析表面粗糙度中的应用，这是一种描述复杂几何形状的有效方法。通过分形分析，可以更深入地理解粗糙表面的微观结构如何影响激光焊接过程中的能量吸收和热量分布。 总结而言，这篇研究强调了在激光透射焊接中考虑材料表面真实粗糙度的重要性，这对于优化焊接工艺、提高焊接质量和可靠性具有实际指导意义。通过细致的实验和模拟，作者为未来在类似材料和工艺中改善焊接性能提供了理论基础。