86、激光焊接与月球土壤采样技术研究

激光焊接与月球土壤采样技术研究

1. 激光焊接研究

1.1 模型分析作用

模型的热 - 机械耦合解决方案可用于分析设备在焊接和冷却过程中的温度场、热传递、变形和应力分布。

1.2 激光功率的影响

在焊接过程中，不同有效热源功率下的变形和应力分布相似。但焊接并释放夹紧面后，不同功率下结构稳定时的变形情况如下：
| 有效功率（J/cm） | 总变形（mm） |
| — | — |
| 4800 | 2.07 |
| 3600 | 1.94 |
| 2400 | 1.38 |

总体而言，在能确保界面材料有效熔化的情况下，低功率有利于设备稳定。

1.3 盖板厚度的影响

当有效功率为 3600 J/cm，焊接速率为 5 mm/s 时，改变盖板厚度，发现变形随盖板厚度的增加而减小，具体数据如下：
| 盖板厚度（mm） | 总变形（mm） | y 方向变形（mm） | 最大变形（mm） |
| — | — | — | — |
| 1 | 1.94 | 1.2 | 1.49 |
| 1.5 | 0.85 | - | - |

焊接速率也会影响焊接效率和产品。模拟计算中，设置焊接速率为 2 mm/s、5 mm/s 和 10 mm/s，结果表明，焊接速率为 5 mm/s 时，焊接过程中的总变形最小，是最佳工艺条件；焊接速率为 10 mm/s 或 2 mm/s 时，变形相对较大，不利于加工。

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