Modelowanie numeryczne procesu dwuogniskowego spawania laserowego stali konstrukcyjnych niestopowych

Przedstawiono możliwości modelowania numerycznego procesu spawania laserowego. W spawaniu laserowym skoncentrowany strumień fotonów wytwarza bardzo dużą powierzchniową gęstość mocy, która prowadzi do topienia i odparowania części metalu. Pary metalu jonizują się i tworzą kanał parowy. Proces spawania laserowego dzięki wysokiej liniowej gęstości mocy pozwala na wytworzenie wąskich i głębokich spoin. Spawanie tego typu wymaga jednak odpowiedniego przygotowania brzegów łączonych elementów. Możliwe jest zniwelowanie tego wymogu poprzez rozogniskowanie wiązki lasera, jednak wiąże się to ze znacznym spadkiem gęstości mocy. Alternatywą do tego typu spawania jest zastosowanie układów optycznych do podziału wiązki. W przypadku laserów gazowych, podział wiązki następuje poprzez wykorzystanie wielodzielnego zwierciadła parabolicznego ogniskującego wiązkę lasera. Do modelowania procesów spawalniczych można wykorzystać metody analityczne lub numeryczne. Rozwiązania analityczne dają pewne przybliżenie i nie uwzględniają wielu zjawisk towarzyszących spawaniu. Rozwiązania numeryczne pozwalają na dokładniejsze odwzorowanie procesu spawania, możliwa jest również modyfikacja źródeł ciepła odzwierciedlających działanie kanału parowego, w tym również układu dwuogniskowego. W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu spawania laserowego głębokiego dla dwuogniskowego układu skupiającego. Wyniki symulacji numerycznej zostały zweryfikowane doświadczalnie poprzez wykonanie złącza próbnego z parametrami opracowanymi w toku symulacji numerycznych. Zbadano zarówno kształt otrzymanych spoin, jak i rozkład twardości w przekroju poprzecznym złącza ze stali konstrukcyjnej niskostopowej S235JR w celu weryfikacji dopasowania modelu.