激光焊接熱傳導(dǎo)理論對焊接質(zhì)量影響
激光焊接熱傳導(dǎo)理論對焊接質(zhì)量影響
激光焊接機是將高強度的激光束輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,,使金屬熔化形成焊接。在激光與金屬的相互作用過程中,,金屬熔化但為其中一種物理現(xiàn)象。有時,,光能并非主要轉(zhuǎn)化為金屬熔化,,面以其它形式表現(xiàn)出來,如汽化,、等離子體形成等,。然而,要實現(xiàn)良好的熔融焊接,,必須使激光焊接機金屬熔化成為能量轉(zhuǎn)換的主要形式,。為此,必頹了解激光與金屬相互作用中所產(chǎn)生的各種物理現(xiàn)象以及這些物理現(xiàn)象與散光參數(shù)的關(guān)系,,從而通過控制激光焊接機激光參數(shù),,使激光能量絕大部分轉(zhuǎn)換為金屬熔化的能量,達到焊接日的,。
激光焊接機高強度激光束與金屬柑[作用過程相當復(fù)雜,,但對于大多數(shù)實際應(yīng)用,因能量密度低于103一109w/cm2,,激光作用時間遠大于l0-9s,,則激光與金屬相互作用過程主要涉及光的反射、光的吸收,,熱傳導(dǎo)及物質(zhì)的傳導(dǎo).由于輻射至材料表面的功率密度較骶,,光能量僅被表層吸收,不產(chǎn)生非線性或小孔效應(yīng),,即光的穿透探,。
激光焊接機當光穿透微米量級后,光強已趨于零,。材料內(nèi)部加熱以傳導(dǎo)方式進行。當表面溫度達到熔點,,材料表面熔化且熔化波前向材料內(nèi)部穩(wěn)定傳播,,其傳播速度與擻光功率密度、材料的液相和固相熱力學參數(shù)有關(guān),,常用熱傳導(dǎo)方程描述,,通過求出材料中溫度場的分布·則可獲得熔池形狀、熱影響區(qū)等有用的參數(shù),。
通常在材料加熱過程的理論分析中,,求解某特定邊界條件下偏微分方程的解析解是十分困難的,,為集中解決傳熱過程的本質(zhì),需作一些假設(shè),,有時只能通過計算機求礙數(shù)值解,。
當假設(shè)激光焊接機激光的功率密度分布均勻,激光光斑周圍物質(zhì)絕熱,、加熱區(qū)的橫向尺寸遠遠大于加熱探度時,,則可按一維熱傳導(dǎo)方程求解。