SUS304不锈钢深熔激光焊接温度场的数值模拟研究

"本文详细探讨了深熔激光焊接过程中熔池温度场的数值模拟方法，着重介绍了旋转GAUSS曲面体新型热源模型在模拟中的应用，并利用PHOENICS3.4软件进行实际的计算和分析。研究对象为SUS304不锈钢，通过模拟获得了不同焊接速度下的熔池温度分布和形态，验证了模拟结果与实验结果的一致性。" 深熔激光焊接是一种精密且高效的焊接技术，其工作原理是利用高能量密度的激光束使材料局部快速熔化并形成深熔池。在这一过程中，激光束的作用下，金属材料会形成一个称为"小孔"的特殊现象，但考虑到小孔对热传递的复杂影响，该研究选择忽略这一因素，转而采用旋转GAUSS曲面体热源模型来建立三维数学模型。 旋转GAUSS曲面体热源模型是一种简化热源模型，它能够更好地描述激光在焊接过程中对材料的加热效应，尤其是对于移动激光热源的情况。这种模型考虑了激光光束的聚焦特性，使得在模拟过程中可以更准确地预测熔池的形成和温度分布。 利用PHOENICS3.4软件进行数值模拟，这是一种强大的计算流体动力学(CFD)工具，能有效地处理复杂的三维热传导问题。通过对SUS304不锈钢的深熔激光焊接过程进行模拟，研究者得到了不同焊接速度下的温度场分布云图，这些云图直观展示了熔池区域的温度变化情况。同时，模拟还揭示了熔池的几何形状，呈现出典型的"钉头"状特征，这与实际焊接实验观察到的结果相吻合。 焊接速度是影响深熔激光焊接过程的重要参数之一，它直接影响熔池的大小、形状以及冷却速率。通过改变焊接速度，可以调整熔池的热输入和冷却条件，从而影响焊缝的质量和力学性能。因此，对不同焊接速度下熔池温度场的精确模拟对于优化焊接工艺参数、提高焊接质量具有重要意义。 这项研究为深熔激光焊接的数值模拟提供了新的视角和方法，旋转GAUSS曲面体热源模型和PHOENICS软件的应用为理解焊接过程中的热物理现象提供了有力工具，有助于进一步优化焊接工艺，提高焊接效率和产品质量。