激光切割加工溫度場(chǎng)變化的模擬

時(shí)間：2013-12-28作者：昆山市昆馬機(jī)械鈑金有限公司瀏覽：1540

 在能量消耗方而，高溫的熔渣被氧氣氣流吹除將帶走許多熱量，但這些熱量仍是Qheat，和Qmelt，直接轉(zhuǎn)化來(lái)的，因此輸出能量還是由Qheat，Qmelt和Qcond三部分組成。在*三階段中，鋼板己經(jīng)被燒穿出小孔，而小孔對(duì)激光的吸收率非常高，計(jì)算中的平均吸收率可取為0.9左右。在*三階段，切割頭與鋼板作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，燃燒反應(yīng)發(fā)生在整個(gè)板厚高度上，產(chǎn)生的反應(yīng)熱熱源也作等速運(yùn)動(dòng)，形成了準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng)。該溫度場(chǎng)跟隨熱源一起移動(dòng)，像火車(chē)的車(chē)廂由車(chē)頭帶動(dòng)行進(jìn)一樣。圖是切割加工進(jìn)行中準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng)的分布圖，可以看到它與*二階段的熱傳導(dǎo)溫度場(chǎng)形式相似，但下部線熱源的特點(diǎn)較加顯著。而且此時(shí)熱源為連續(xù)移動(dòng)熱源，溫度場(chǎng)也隨之移動(dòng)。

        激光切割加工溫度場(chǎng)變化的模擬根據(jù)激光切割加工的過(guò)程分析以及建立的能量平衡表達(dá)式和溫度場(chǎng)表達(dá)式，利用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言對(duì)加工過(guò)程中反應(yīng)區(qū)的溫度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。具體模擬方法是：先根據(jù)溫度場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算出激光切割過(guò)程中溫度變化的的等溫線，再根據(jù)各等溫線和熱源的距離建立由內(nèi)向外的一層層等溫實(shí)體的三維幾何模型。模擬時(shí)，輸入加工工藝參數(shù)，由時(shí)間觸發(fā)器產(chǎn)生的時(shí)刻值計(jì)算各等溫實(shí)體的溫度，再根據(jù)色溫度得到各種溫度的顏色值，用VRMI二程序?qū)囟入S時(shí)間的變化表現(xiàn)出來(lái)。動(dòng)態(tài)模擬的效果如圖所示。

        可以看到：模擬的加工過(guò)程包括鋼板在激光照射下溫度逐漸升高，在達(dá)到燃點(diǎn)溫度后，發(fā)生燃燒反應(yīng)；燃燒不斷向鋼板下層擴(kuò)展，穿透鋼板后，熔渣被吹除。其間溫度場(chǎng)的形式開(kāi)始時(shí)為點(diǎn)熱源的近似半球形，然后逐漸變?yōu)樯喜奎c(diǎn)熱源，下部線熱源的溫度場(chǎng)形式，與前而所做的分析基本一致?？偨Y(jié)與討論：通過(guò)分析激光切割過(guò)程中加工能量的變化，將其分為相互聯(lián)系的三個(gè)階段，根據(jù)各階段的能量輸入輸出關(guān)系，得出能量平衡表達(dá)式；然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，確定相應(yīng)的溫度場(chǎng)熱源形式，建立熱傳導(dǎo)溫度場(chǎng)的表達(dá)式模型。對(duì)切割過(guò)程進(jìn)行階段劃分，可以針對(duì)各階段的不同情況建立表達(dá)式，減少了由于加工過(guò)程的不斷變化而引起的模型與實(shí)際間的差距。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析相結(jié)合，既避免了繁雜的理論推導(dǎo)，又使得模型較加接近實(shí)際過(guò)程

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