论文总字数：19238字

摘 要

由于紫铜材料在各种领域中的广泛应用和激光焊接工艺的多种优良特性本文将对紫铜这一常用的材料，使用最符合工业化方向的激光焊接以及其他软件可选的焊接方式进行模拟，按照其他文献中的参数的设置，将结果进行对比。从而讨论使用焊接模拟试验来替代传统的焊接实验方法的可行性。

本文以ESI公司所研发的Visual-Environment的软件为平台，利用该系统和参考文献中所选取的对照试验组的实际焊接实验数据，完成了对0.3mm厚的紫铜薄板的焊接模拟仿真实验研究。总结和分析了当今激光焊接技术在紫铜材料领域的发展方向。安装并且学习了一系列建模软件如ANSYS、SYSWELD以及Visual-Environment等软件，并且对Visual-Environment模拟软件的模拟焊接方法做出了初步的总结，为后人进一步了解和学习这一系列软件提供了宝贵的参考资料。处于疫情等特殊情况之下，在不使用传统的焊接设备，不能进行实际焊接实验的条件下，探索一条使用焊接模拟仿真软件和参考文献相结合进行科研活动的道路。尽管在本文实验中出现了众多的局限性，但是也为如何不受限于设备和场所，随时随地进行科研活动的问题做出了自己的回答。

研究结果表明，将焊接模拟仿真试验来替代传统实际焊接实验有一定的可行性。但同时也有其很大的局限性，有待后人的继续探索和研究。

本文的特色为在疫情条件下，不把疫情当作困难反而当作契机，想要探索出一条可以不用拘泥于实验设备和实验场所的新的研究方式。

关键词：紫铜；激光焊接；模拟仿真软件

Abstract

Due to the wide application of copper materials in various fields and various excellent characteristics of laser welding process, this paper will simulate the welding method of copper, which is the most suitable for industrial direction, and other optional software. According to the parameter settings in other literature, the results will be compared. The feasibility of using welding simulation test instead of traditional welding experiment method is discussed.

Based on the software of visual environment developed by ESI company, the welding simulation experiment of 0.3mm thick red copper sheet is completed by using the system and the actual welding experiment data of the control test group selected in the reference. The development direction of laser welding technology in the field of copper materials is summarized and analyzed. A series of modeling software such as ANSYS, SYSWELD and visual environment were installed and studied, and the simulation welding method of visual environment simulation software was preliminarily summarized, which provided valuable reference materials for future generations to further understand and learn this series of software. Under special circumstances such as epidemic situation, under the condition of not using traditional welding equipment and not being able to carry out actual welding experiments, a way of combining welding simulation software and reference literature for scientific research activities is explored. Although there are many limitations in this experiment, but also for how not limited to equipment and places, anytime and anywhere to carry out scientific research activities to make their own answers.

The research results show that it is feasible to replace the traditional welding experiment with the welding simulation experiment. But at the same time, it has its own limitations, which need to be further explored and studied.

The feature of this paper is that under the condition of epidemic situation, we do not regard the epidemic situation as a difficulty but as an opportunity. We want to explore a new research method that can not be restricted by experimental equipment and experimental sites.

Key Words：Copper; laser welding; simulation software

目 录

第1章□绪论 1

□□1.1□紫铜的特性 1

□□1.2□紫铜材料的国内外研究进展 2

□□□□1.2.1□氩弧焊 2

□□□□1.2.2□搅拌摩擦焊 3

□□1.3□本文研究内容 4

第2章□激光焊接技术 5

□□2.1□激光焊接的重要参数 5

□□2.2□激光焊接的优势 6

□□2.3□激光焊接在紫铜材料上的局限性 7

□□2.4□国内外解决局限性的方案 7

第3章□软件介绍 9

□□3.1□公司介绍 9

□□3.2□软件安装方法 10

□□□□3.2.1□SYSWELD安装 10

□□□□3.2.2□Visual-Environment安装 11

□□3.3□焊接模拟仿真实验操作流程 12

第4章□仿真模拟实验 13

□□4.1□仿真模拟实验材料准备 13

□□4.2□仿真模拟实验建模过程 14

□□4.3□仿真模拟实验焊接过程 16

□□4.4□仿真模拟实验结果分析 17

□□4.5□仿真模拟实验小结 20

第5章□总结与展望 22

□□5.1□工作总结 22

□□5.2□研究展望 23

参考文献 24

致谢 25

第一章 绪论

焊接是近代发展起来的最为常用的工程技术之一，它的定义是让原子之间的结合发生于两个物体之间。作为机械加工工艺中的一个重要工艺，焊接已在汽车制造行业，工程机械行业等行业中被广泛应用。焊接是热传递学、力学和电弧物理学等的综合复杂过程，焊接的温度场，应力场等瞬态变化对焊件的金属性能和外观等多个方面有很大的影响。用传统实验方法来记录焊接的各个瞬态数据不仅耗时且成本高，还对硬件设备的要求很大。而通过软件模拟的方法，则可以通过改变参数的一些简单操作来得到大量需要耗费时间、材料和能源的实验数据。不仅简单易行，而且也响应了节能环保的号召，还可以不拘泥于实验室的环境和设备，随时随地进行软件操作。但是软件模拟也有其很多固有的局限性，有待人们在未来通过对软件工程和机械加工的综合研究进行突破。本文将对紫铜这一常用的材料，使用最符合工业化方向的激光焊接以及其他软件可选的焊接方式进行模拟，按照其他文献中的参数的设置，将结果进行对比。从而讨论使用焊接模拟试验来替代传统的焊接实验方法的可行性。

• 1. 紫铜的特性

紫铜和人类之间的关系密不可分。在国内，所有有色金属的消耗排行中，紫铜位列其次，仅仅次于铝^[1]。紫铜在建筑行业、机械制造行业、国防工业、电气行业等领域中被极其广泛地使用。紫铜，作为人类最早就可以使用的金属之一，拥有着许许多多的优良的功能与特性。它不仅对人类的生存发展做出了巨大的贡献，而且还能在如今这个科学技术不断进步的时代被开发出各种创新的用途。当今社会的特征之一就是电子信息技术化和电气化，这就使紫铜在这个时代中的适用范围越来越宽广。紫铜的基本物理化学特性如下，面心立方结构的晶胞，其密度8.96 g/cm³是铝的三倍，导热系数为386.4 W/mK是铝的热导率的1.5倍。

图 1.1 铜及铜合金主要应能的应用比例

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