Математическое моделирование теплового процесса при лазерной резке стали 12Х18Н10Т
Капалин Н.Ю., Бердников О.О.
Реченко Д.С.Омский государственный технический университет, Омск
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Каменов Р.У.
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Ключевые слова: лазерная резка, 12Х18Н10Т, математическое моделирование, Malamute, MOOSE, конечно-элементный метод, тепловое поле, зона термического влияния, погонная энергия, сквозное плавление.
Аннотация. В работе представлена конечно-элементная квазитрёхмерная модель теплового процесса лазерной резки листовой стали 12Х18Н10Т толщиной 0,8 мм, реализованная в программном комплексе Malamute на платформе MOOSE. Рассмотрено влияние мощности лазерного излучения и скорости перемещения режущей головки на температурное состояние материала. В модель включены температурно-зависимые теплофизические свойства, плавление и испарение, конвективный и лучистый теплообмен, а также движущийся эллипсоидальный гауссов источник. Для 12 сочетаний мощности 1300 и 1400 Вт и скоростей 200–700 мм/мин рассчитаны погонная энергия и критерии сквозного плавления. Показано, что увеличение скорости уменьшает тепловое воздействие, а увеличение мощности расширяет область устойчивого плавления. Определена область режимов, рекомендуемая для последующей экспериментальной проверки.