激光束焊接是一種高能束焊接方法，在焊接過程中，激光束能量沉積在焊縫表面，使焊縫表面溫度迅速升高到沸點(diǎn)，甚至使焊縫金屬發(fā)生汽化。根據(jù)激光束焊接輸入能量的高低，可將激光束焊接劃分為熱傳導(dǎo)焊接和深穿透焊接，鈹環(huán)焊接采用熱傳導(dǎo)焊接方式。 為了研究激光束焊接鈹環(huán)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律，優(yōu)化焊接工藝，采用MARC軟件對(duì)鈹環(huán)激光束焊接過程進(jìn)行了二維軸對(duì)稱有限元分析。由于采用熱傳導(dǎo)焊接，不考慮焊接過程的小孔效應(yīng)，假定激光束能量只沉積到焊縫表面，在焊縫附近滿足Gauss分布，其表達(dá)式為式中，h 為材料對(duì)激光吸收率，Q為激光輸入功率，r為點(diǎn)到束斑中心的距離，rb為激光束光斑半徑，其大小隨激光束焦點(diǎn)偏離試樣表面距離z而變化。激光束沉積在試樣表面的能量在空間域和時(shí)間域內(nèi)變化，采用子程序FLUX確定焊縫外表面的熱流大? Ｊ匝獗礱嫫淥頡⒛詒礱嬉約岸嗣婢捎枚粵鞅囈縑跫＜俁ê阜旄克蹩自諍附幽坦討行緯桑豢悸歉克蹩錐院干罟畢資保行Ш干釵?.3mm，采用單元技術(shù)分析縮孔對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響。當(dāng)發(fā)生焊接凝固時(shí)距離焊縫外表面>0.3mm的所有釬料單元。 圖1是激光束焊接鈹環(huán)外表面的沿軸向的殘余應(yīng)力分布 圖2是焊接后鈹環(huán)內(nèi)外表面的徑向變形分布圖1是激光束焊接鈹環(huán)外表面的沿軸向的殘余應(yīng)力分布。由圖可見焊縫附近的環(huán)向應(yīng)力st和軸向應(yīng)力sz為較大拉應(yīng)力，而徑向應(yīng)力sr較小；焊縫中心的釬料以及遠(yuǎn)離焊縫的鈹環(huán)內(nèi)的殘余應(yīng)力也比較? ？杉獨(dú)牒阜燁潁牖紡諭獗礱嫻木斷蟣湫甕耆嗤急硐治斷蚴賬酰輝誒牒阜煸?mm范圍內(nèi)，外表面發(fā)生徑向膨脹，最大膨脹量約為0.065mm，而內(nèi)表面繼續(xù)向內(nèi)發(fā)生徑向收縮，最大收縮量為-0.035mm。表1列出鈹環(huán)焊接熔池尺寸的有限元計(jì)算和金相分析結(jié)果，可見二者基本吻合。表 1 焊接熔池尺寸的有限元計(jì)算和金相分析結(jié)果 -熔池表面寬度/mm熔池半深寬度/mm焊縫高出表面/mm焊深/mm有限元分析1.00 0.850.0570.75金相分析0.970.920.0500.65