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2024 | Buch

Grundlagen des Laserschweißens Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Schweißbad-Dynamik beim Laser-Tiefschweißen

verfasst von: Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang

Verlag: Springer Nature Singapore

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch


Das Buch beschreibt systematisch das Schweißbadverhalten beim Laser-Schweißen und dessen Einflussfaktoren aus Perspektiven der Prüftechnologie, theoretischen Berechnung und Prozesssimulationstechnologie, des physikalischen Zustandsverhaltens von Schweißbädern sowie der Auswirkungen technischer Bedingungen auf das Schweißbadverhalten. Das Buch umfasst umfangreiche Forschungsleistungen, die in China auf diesem Gebiet erzielt wurden, einige davon repräsentieren die neuesten Spitzenforschungen des Autorenteams. Diese neuesten Forschungsanstrengungen beziehen sich hauptsächlich auf das Schweißbadverhalten beim Zweistrahlen-Laserschweißen, das Laserschweißen mit Zusatzdrähten, das Vollpenetrations-Laserschweißen von sehr dicken Teilen und das Laserschweißen unter Vakuum- und Niederdruckbedingungen. Das Buch richtet sich an Bachelor- und Masterstudierende sowie Forscher, die sich für das Laser-Schweißen interessieren.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Grundlagen des Laserschweißens
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in die Grundlagen des Laser-Schweißprozesses ein. Die Prinzipien der Laser-Material-Interaktionen, die Eigenschaften und Theorien des Laser-Schweißens und die Forschungskonturen der Schweißbaddynamik des Laser-Schweißprozesses werden vorgestellt.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 2. Modell der quasi-stetigen Schmelzbad-Dynamik und numerische Simulation
Zusammenfassung
Das Laserschweißen ist ein Fügeverfahren, bei dem ein fokussierter Laserstrahl auf die Oberfläche eines zu verschweißenden Materials gekoppelt wird, um Wärme zu erzeugen und das Material zu schmelzen. Der Schweißprozess kann in drei Aspekten optimiert werden: Bestimmung eines Satzes von Prozessparametern, die den Schweißprozess grundsätzlich stabil und reproduzierbar machen; Überwachung der Änderungen verschiedener Parameter im Schweißprozess, um die Qualität der Verbindung zu gewährleisten; Echtzeitkontrolle der Parameter des Laserschweißprozesses.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 3. Kopplungsmodell und numerische Berechnungsmethode von Schlüsselloch und Schmelzbad
Zusammenfassung
Dieses Kapitel stellt ein selbstkonsistentes Modell der gekoppelten Schlüsselloch- und Schmelzpool-Dynamik und dessen numerische Implementierung für das Schlüsselloch-Modus-Laserschweißen vor. Ein selbstkonsistentes Wärmequellenmodell, das von den transienten dreidimensionalen Schlüssellochprofilen abhängt, wird unter Verwendung des Strahlenverfolgungsalgorithmus vorgestellt. Die Regierungsgleichungen für den dreidimensionalen transienten Wärmeübergang und die Flüssigkeitsströmung des Schmelzpools und die Verfolgung der freien Schlüssellochoberfläche werden im Detail gegeben. Die diskontinuierlichen Randbedingungen der thermokapillaren Kraft, der Oberflächenspannung und des Rückstoßdrucks an der Schnittstelle zwischen Schlüsselloch und Schmelzpool werden auf der Grundlage der Annahmen der inkompressiblen viskosen Strömung abgeleitet. Numerische Implementierungen dieses selbstkonsistenten Modells werden ebenfalls vorgestellt.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 4. Simulation des transienten Schlüssellochs und Schmelzbad
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt die dreidimensionalen transienten Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamiken ein, die mit dem selbstkonsistenten Laser-Schlüsselloch-Schweißmodell simuliert werden. Transiente Schlüssellochdynamiken und ihre physikalischen Eigenschaften als Funktion der Schweißparameter werden vorgestellt. Transiente Schmelzpooldynamiken unter stabilen sowie instabilen Schlüssellochbedingungen werden ebenfalls durch hochauflösende numerische Simulationen charakterisiert. Der Einfluss von physikalischen Faktoren wie mehrfachen Fresnel-Reflexionen, thermophysikalischen Parametern und Schweißparametern auf die gekoppelte Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamik wird dargestellt.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 5. Dynamisches Verhalten von Metall-Dampf/Plasma-Plume im transienten Schlüsselloch
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in die zeitabhängige Plasma-/Strahldynamik im Schlüsselloch während des Laser-Schweißens ein. Mathematische Modelle der transienten Hochgeschwindigkeits-Plasma-/Strahldynamik basierend auf kompressiblen Euler-Strömungsannahmen werden gegeben. Charakteristika der zeitabhängigen Plasma-/Strahldynamik wie ungleichmäßige Verteilung, mehrere Strömungsrichtungen, starke Oszillationen und lokale Verdampfungen an der Schlüssellochwand werden gefunden und durch numerische Simulationen diskutiert.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 6. Verhalten von Schlüsselloch und Schmelzbad unter dem Einfluss von seitlich geblasenem Gas
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in das Verhalten von Schlüsselloch und Schmelzbad unter dem Einfluss von seitlich geblasenem Gas ein. Strömungsmuster des seitlich geblasenen Gases bei der Laser-Schweißung einer Titanlegierung werden vorgestellt. Die Einflüsse von seitlich geblasenem Gas auf die Profile des Schmelzbades und die transienten Schlüsselloch- und Schmelzbad-Dynamiken bei Anwesenheit von Schlüsselloch-Plume werden diskutiert. Darüber hinaus werden stabile Mechanismen von seitlich geblasenem Gas auf Schlüsselloch und Schweißschwingungen vorgestellt.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 7. Schlüsselloch- und Schmelzbad-Dynamik beim Dual-Beam-Laserschweißen
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt die zeitabhängige Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamik bei der Dualstrahl-Laserschweißen ein. Ein mathematisches Modell der selbstkonsistenten Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamik beim Dualstrahl-Schweißen wird vorgestellt. Die gekoppelte Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamik beim Dualstrahl-Schweißen wird durch numerische Simulationen diskutiert. Die Stabilisierungsmechanismen einer Dualstrahl-Modus-Laseranordnung im Schweißprozess werden gegeben.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 8. Schlüsselloch- und Schmelzbad-Dynamik beim Laserschweißen mit Zusatzdrähten
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in die zeitabhängige Schlüsselloch- und Schmelzpooldynamik beim Laserschweißen mit Zusatzdrähten ein. Es werden mathematische Modelle des Schweißprozesses vorgestellt, einschließlich des Drahtzufuhrmodells, der Randbedingungen und des Modells zur Kopplung von Schlüsselloch und Schmelzpool. Das Verhalten von Schlüsselloch und Schmelzpool unter verschiedenen Drahtübertragungsmodi, einschließlich Tropfen- und kontinuierlicher Übertragung, wird detailliert diskutiert. Die Oszillationsmechanismen von Schlüsselloch und Schmelzpool beim Laserschweißen mit Zusatzdrähten werden untersucht. Auch das zeitabhängige Verdünnungsverhalten des Schmelzpools durch den Zusatzdraht wird untersucht.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Kapitel 9. Dynamisches Verhalten von Schlüsselloch und Schmelzbad beim Vakuum-Laserschweißen
Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in die Dynamikverhalten von Schlüsselloch und Schmelzbad bei der Vakuum-Laserschweißen ein. Es wird ein mathematisches Modell zur Simulation der zeitabhängigen Dynamik von Schlüsselloch und Schmelzbad beim Vakuum-Laserschweißen gegeben. Die physikalischen Verhaltensweisen der Schlüssellochdynamik und das Strömungsmuster des Schmelzbades unter Vakuum-Schweißbedingungen werden diskutiert. Die Mechanismen der Penetrationserhöhung unter Vakuumbedingungen werden mit Hilfe von numerischen Simulationen erklärt.
Shuili Gong, Shengyong Pang, Hong Wang, Linjie Zhang
Backmatter
Metadaten
Titel
Schweißbad-Dynamik beim Laser-Tiefschweißen
verfasst von
Shuili Gong
Shengyong Pang
Hong Wang
Linjie Zhang
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Nature Singapore
Electronic ISBN
978-981-9713-43-1
Print ISBN
978-981-9713-42-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-981-97-1343-1

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