[发明专利]预测激光焊接变形量的实现方法

权利要求书

1.一种预测激光焊接变形量的实现方法，其特征在于，通过采集焊接后熔池区域的几何形貌并建立有限元模型以及由高斯面热源和高斯体热源组成的热源三维扫描模型，然后拟合热源参数并识别非完全耦合过程的耦合参数，再建立生产中的待连工件的有限元模型，并载入热源三维扫描模型和耦合参数，进行有限元仿真计算，最终获得待连工件的预测变形量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法具体包括以下步骤：

1)对试验工件进行焊接，并测量焊接后的工件变形量；

2)对焊缝区域进行金相显微观察，获得熔池区域的几何形貌；

3)建立试验工件的有限元模型；

4)建立由高斯面热源和高斯体热源组成的热源三维扫描模型，拟合热源参数；

5)识别非完全耦合过程的耦合参数；

6)建立生产中的待连工件的有限元模型，并载入热源三维扫描模型和耦合参数，进行有限元仿真计算，获得待连工件的预测变形量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)将焊缝区域切割为2×2cm方块；

2.2)对方块进行镶嵌、打磨、抛光和腐蚀；

2.3)对方块进行金相显微观察获得熔池区域的几何形貌。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤4)具体包括以下步骤：

4.1)生成由高斯面热源和高斯体热源组成的热源三维扫描模型；

4.2)设定一组热源参数，进行试验工件的仿真焊接；

4.3)对比仿真结果中的熔池区域的几何形貌和金相中的熔池区域的几何形貌的关键特征，关键特征符合则将该组热源参数作为最终值，否则回到步骤4.2)；

所述的热源参数包括：吸收率η，功率分配系数μ，面热源半径R₀，体热源上面半径r_u，体热源下面半径r₁，体热源深度D。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的关键特征包括：熔池边界形貌和熔池面积。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的高斯面热源的能量分布为

所述的高斯体热源的能量分布为

7.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤5)具体包括以下步骤：

5.1)设定一组非完全耦合过程的耦合参数；

5.2)进行试验工件的仿真焊接；

5.3)仿真结果中的试验工件变形量与实际变形量之差小于阈值则该组耦合参数作为最终值，否则回到步骤5.1)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述的耦合参数包括温度场计算步长t_temp和温度场个数n。