铍环激光束钎焊过程的数值模拟

采用MARC软件对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行了有限元分析.温度场分析得到与铍环实际激光束钎焊基本一致的焊缝形状.应力场分析表明,焊接后轴向应力和环向应力在焊缝中心的钎料上为压应力,在铍环外表面热影响区和内表面均为拉应力,径向应力为压应力,焊接残余应力主要分布在离焊缝2 mm的范围内,焊接后铍环内外表面发生径向收缩.将有限元分析得到的铍环外表面的轴向残余应力结果与实测结果进行了比较,二者所反映的应力变化趋势基本一致.

环形构件激光束钎焊过程的有限元模拟

对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行了有限元模拟。分析采用轴对称模型和热力耦合的有限元方法 ,并假定沉积到钎缝表面的激光束能量满足Gauss分布。结果表明 ,焊接温度场分析得到的熔池大小与金相分析得到的焊缝几何尺寸比较一致 ;在离钎缝 2 .5mm以内的区域 ,焊接残余应力非常大 ,材料发生塑性屈服 ,环向应力大于轴向应力 ,从而使得铍环容易发生轴向开裂 ;远离钎缝区域 ,铍环内外表面同时发生向内的径向收缩 ,离钎缝 1mm范围内 ,铍环外表面向外膨胀 ,内表面继续向内收缩 ;焊接残余应力主要分布在离钎缝 15mm以内的区域。

预热对铍环激光束钎焊过程的影响研究

研究预热对铍环激光束钎焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦的有限元方法 ,并假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布 ,预热通过在焊接加热前添加一个能量密度低、有效加热半径大的单独工况实现。结果表明 ,预热使铍环钎缝外表面焊接最高温度增加 ,温度梯度减小 ,但焊深明显增加 ;采用预热工况焊接后 ,钎缝附近塑性变形区焊接残余应力明显减小 ,而热影响区残余应力增大。从整体分布来看 ,预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试 ,并与有限元分析结果对比 。

组合圆管激光束钎焊过程的数值模拟

组合圆管外层为铍管,内层为钨管,二者通过过盈配合形成。采用MARC软件对组合圆管激光束钎焊过程进行了数值模拟,得到组合圆管钎焊过程的应力场及焊接后的残余应力分布,进一步研究了过盈量对组合圆管焊接残余应力分布的影响,并采用X射线法对组合圆管外表面的焊接残余应力分布进行测试。焊接残余应力有限元计算值与实测值的变化趋势基本一致,验证了有限元模型。