激光填丝钎焊温度场数值模拟仿真研究

王 昌,周忠锋

(内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古 包头 014010)

1 引 言

激光钎焊是利用激光的高能量密度实现局部或微小区域内快速加热完成钎焊过程,激光钎焊的关键在于合理地控制激光功率分配[1]。激光填丝焊接的产生就是为了解决汽车车身用镀锌板难以熔焊的难题,相比于激光熔焊焊接,激光钎焊的焊接速度是激光熔焊焊接的2～3倍,能够实现焊接过程工小变形甚至微弱变形,钎缝金相组织细小,接头性能良好,一致性好,密闭性好,能减少汽车在行驶中的噪音。激光填丝焊接技术首次应用在汽车生产是在1998年大众生产的Bora车身后备箱盖镀锌钢板的连接中,现如今很多汽车生产企业生产的汽车车身、车门等部位开始使用这一技术[2]。在汽车顶板和侧板之间的卷边对接接头处激光钎焊的成功应用,可以提高驾驶舱的抗冲击强度,更大程度保护人身安全。用普通民用车型中,包括宝马、奥迪、大众等生产的汽车都在使用这一焊接技术,我们的国产自主品牌如奇瑞、吉利、比亚迪等品牌在新车型上也开始应用激光钎焊技术。影响激光钎焊的主要因素为激光功率、钎焊速度和送丝速度,在工件刚度较差的情况下只能减小热输入来控制变形,但是这样会直接导致焊缝的不完整和很差的成形。马凯[3]通过研究发现离焦量、激光功率、加热时间对激光钎焊有着重要的影响,还发现在焊接过程中钎料形成了特殊的双层界面。刘云祺等[4]通过电弧辅助的方法对不同厚度的铝合金板和镀锌钢板进行钎焊实验,得到了焊接过程中温度场和应力应变的分布。……