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. 激光焊接参数研究

1.1 热 - 机械耦合模型分析

热 - 机械耦合模型的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。这有助于深入了解焊接过程中设备内部的物理变化，为优化焊接工艺提供理论支持。

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具有相似性。但焊接完成并释放夹紧面后，不同功率下设备稳定时的变形情况不同，具体如下表所示：
| 有效功率（J/cm） | 总变形量（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，低功率有利于设备的稳定性。这是因为低功率产生的热量相对较少，设备在焊接和冷却过程中的热应力较小，从而减少了变形。

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，发现随着盖板厚度的增加，变形减小，具体数据如下表：
| 盖板厚度（mm） | 总变形量（mm） | y 方向变形量（mm） | 最大变形量（mm） |
| — | — | — | — |
| 1 | 1.94 | 1.2 | 1.49 |
| 1.5 | 0.85 | - | - |

在焊接过程中，焊接速率会影响焊接效率和产品质量。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，当焊接速率为 5 mm/s