激光切割铜板的温度场数值模拟

李 宽，付 婷，曾良才，刘 凯，朱玙灯

(武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉，430081)

激光加工技术作为20世纪的重大科研成果之一，被广泛应用于机械电子、航空制造、食品加工、轻工纺织和汽车工业等领域[1-2]。近年来，研究人员采用ANSYS有限元单热源命令流的数值模拟方法对激光扫描速度、扫描功率等参数对激光切割效率的影响进行了系列研究，袁伟等[3-4]对激光切割薄板过程温度场变化进行仿真分析得到，工件温度随着激光扫描速度的增大逐步降低并随着激光扫描功率的增大而不断升高；刘彩飞等[5]在移动脉冲激光作用下对不锈钢样品表面的温度场进行模拟，发现其温度场分布呈现彗星状，节点温度随着功率的增大而升高且随着扫描速度的增大而下降；Tangwarodomnukun等[6]对冰硅激光微加工中的温度场进行建模并通过一系列实验进行验证，得到了在不同激光参数下冰硅温度场分布的仿真结果；刘剑等[7]基于ANSYS 软件对脉冲激光切割Al2O3陶瓷板温度场的变化进行模拟分析,得到了切割过程中其温度场分布情况；Tan等[8]利用有限元分析软件ANSYS Workbench模拟了飞秒激光焊接玻璃的温度场变化，发现激光焊接的扫描速度、扫描功率参数对焊接过程中玻璃的温度场具有一定影响；Akhtar等[9]对2024铝板中的矩形几何形状进行激光切割，结合有限元软件分析预测了激光切割过程中铝板的温度场变化。以上研究主要是以单热源加载方式为主的激光切割工艺参数对温度场影响的数值模拟，对多热源加载方式下激光切割过程中温度场的数值模拟研究较少，而研究多热源加载方式下激光切割材料表面温度场的变化对实际加工具有非常重要的指导意义。……