Изследване на технологията за топене при лазерно заваряване

Подходящо е да се използва комбиниран модел на източник на топлина, състоящ се от източник на топлина на въртящо се тяло на Гаус и източник на топлина на двойно елипсоидално тяло, за да се симулира образуването на малки дупки при лазерното заваряване в дълбока топка на титанови сплави, както и полето на скоростта на потока на заварената разтопена вана. Моделът на източника на топлина на тялото може да отразява основния физически процес на процеса на лазерно дълбоко заваряване и също така отразява симулационните характеристики на метода на контролния обем.
При напълно проникващия лазерен процес на заваряване в дълбоко топене диаметърът на малкия отвор не е много чувствителен към мощността на лазера, докато ъгълът на наклона на малкия отвор се променя много значително с увеличаването на скоростта на лазерно заваряване. При условие на постоянно налягане на въздушния поток в малкия отвор, налягането на повърхностното напрежение, причинено от кривината на свободната повърхност на малкия отвор, има голяма връзка със скоростта на заваряване. С увеличаването на скоростта на заваряване стабилността на малкия отвор постепенно намалява.
Лазерно дълбоко топене заваряване разтопен басейн на скоростта на потока на горната повърхност за максимална, Марангони сила върху повърхността на разтопения басейн на конвективен топлообмен играе доминираща роля. Под действието на движещия се източник на топлина, потокът на Марангони от симетричната форма около центъра за нагряване на лазера еволюира във форма на попова лъжица на посоката на дългата ос на стопилката, успоредна на посоката на заваряване. В повърхността на басейна за стопяване до ширината на басейна за стопяване 1/2 като радиуса на скоростта на "виртуалния кръг", скоростта на потока на басейна за стопяване е по-голяма, в този "виртуален" кръг скоростта на потока на течността в басейна за стопяване постепенно намалява. заваръчната вана, скоростта на потока на флуида е значително по-ниска от повърхността на вана, но много по-голяма от стойността на скоростта на заваряване. Стойността на скоростта на потока на течността в задната част на вана за стопилка е по-голяма от стойността на скоростта на потока на метала вътре в басейна за стопилка.
Формата и размерът на заваръчната вана съответстват добре на размера и положението на вихъра на скоростта на потока от стопилката. Melt басейн вихър е Marangoni поток и твърдо-течен интерфейс на отката на съвместното действие на резултатите, плаваемостта и гравитацията играят само поддържаща роля. Съществуването на вихър на потока от разтопен флуид значително засили конвективния пренос на топлина между високотемпературния метален флуид и студения флуид, което пряко влияе върху размера на формата на заваръчния басейн.
Параметрите на спомагателния въздушен поток за странично издухване на лазерно дълбоко топене за заваряване са един от основните фактори за определяне на размера на защитената зона на заваръчния басейн и намаляване на плазмения поток от дим от изригването на малка дупка. Увеличаването на скоростта на потока в близост до потока от плазмен дим е благоприятно за конвективно разсейване на топлината, което от своя страна увеличава вероятността от смесване между положителни и отрицателни плазмени йони, като по този начин улеснява подобряването на качеството на заваряване. Има голяма разлика между полето на потока на компонента, където спомагателният газов поток е хелий, и полето на потока, където спомагателният газов поток е ксенон. От гледна точка на размера на защитената зона защитата на газа е по-добра от тази на газа.