铝合金LB-VPPA复合焊接热源模型

来源：机械工程学报杂志2016年第12期北京时间：

作者：孙振邦, 韩永全, 张世全, 洪海涛

单位：内蒙古工业大学材料成型重点实验室 呼和浩特 010051

摘要：激光-变极性等离子弧(Laser beam-variable polarity plasma arc,LB-VPPA)属双高能束新型复合焊接热源。采用Y4-S2型高速摄像检测了LB-VPPA复合焊接热源形态,在理论分析复合热源产热机理的基础上,利用Fortran语言对SYSWELD软件热源模型进行二次开发,建立能够实现正、反极性循环加载的LB-VPPA复合焊接热源模型。经与实际焊接熔池形状对比研究发现,熔池上部采用双椭球体热源,下部采用三维锥体热源,同时在小孔根部植入圆柱体热源的组合式热源模型与实际LB-VPPA复合焊接热源吻合。从模拟6 mm厚7A52铝合金板的VPPA焊和LB-VPPA复合焊接温度场分布结果发现,LB-VPPA复合焊能量更为集中,可以在平焊位置下实现穿孔型焊接。经实际焊接工艺试验验证了上述模拟结果的准确性。因此建立精确的LB-VPPA复合焊接热源模型对开展厚板铝合金LB-VPPA复合高效焊接提供强有力的理论支持。

关键词：激光-变极性等离子弧复合焊,热源模型,数值模拟,温度场；

基金资助：国家自然科学基金(51365032)和内蒙古自然科学基金(2015MS0504)资助项目