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精密管技术

35#小口径精密钢管激光深熔焊接

  • 作者:精密钢管
  • 发布时间:2021-07-17
  • 点击:6903

试验结果表明,一般的热源模型不适合35#小口径精密钢管激光深熔焊接。对激光小孔焊而言,焊接件表面以下的热量传递比较充分,采用高斯分布的表面热源不能反映35#小口径精密钢管激光焊接过程中复杂的传热现象。

小孔洞的出现大大改变了激光能量的传输方式。激光能不再是停留在材料表面,而是快速传输到35#大口径精密钢管表面以下。仅作用在35#小口径精密钢管表面的高斯分布的激光光束作用方式无法反映小孔焊的实际情况。

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本文提出了一种适用于高能束“钉头形”焊缝的旋转高斯体积热源模型。旋转高斯曲面体热源模型是将高斯曲线绕其对称轴旋转,形成一个旋转面体,它的数学表达式为q(x,y,z,z)=q(0,0)exp-3CslogHz(x2+y2)(2-33)式中q(0,0)=3CsQπH(1-e-3)(W/m3);H–热源高度(m);Q–热源功率(W);Cs热源形状参数,Cs=3/R20;Roπ热源开口半径(m)。焊接材料厚度方向的热源作用模型有高斯圆筒热源模型、均匀分布热源的柱状热源模型、表面高斯热源和沿激光照射方向的柱状热源等,焊接热传导问题的数学说明。

1. 热传导微分方程在三维传热时,从被焊接35#小口径精密钢管分割的微元体(平行六面体)进行传热分析,应用傅里叶公式和能量守恒定律,应用傅里叶公式和能量守恒定律,建立热传导微分方程,建立热传导微分方程,计算热传导微分方程的普适形式为αcp。

若假定35#小口径精密钢管焊接材料是均匀、各向同性且材料热物理性能参数不受温度影响,或在35#精密无缝管讨论温度范围内取一平均值,则式(2-34)可简化为较简单的形式:((2-34))式中的一种较简单的形式,即:[2-34)式中,a=λcp(d/s),a=γ/ρcp(d/s)。35#精密光亮管热扩散率的物理意义是指物体受热或冷却时各部位温度趋于一致的能力。对于低维情况,如二维薄板传热和一维棒传热,可以进一步简化导热微分方程。

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例如,在稳态温度场中,35#小口径精密钢管内所有控制单元的温度都保持恒定,被焊35#小口径精密钢管拉普拉斯微分方程与材料无关,如在稳态温度场中,被焊35#小口径精密钢管的热输入和热损失均保持不变,35#小口径精密钢管内所有控制单元的温度都保持不变,也就是:2T=0(2-36)。固定坐标系是(O′-dyz),而动坐标系是(O-xyz),则是式(2-35)中的x。

依据35#小口径精密钢管两坐标系之间的关系,用2-35中的x代入式(2-35),热传导微分方程(2-35)完成了从固定坐标系到以热源中心的移动坐标系的过程。该方法将山东35号精密钢管瞬态问题转化为准稳态问题,从而使数值模型和后续的计算大为简化。

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