铝合金T型接头激光双侧填丝焊接工艺研究

以2 mm厚6056铝合金为试验材料,采用激光双侧填丝焊接方法进行铝合金T型接头焊接工艺试验,主要研究了光束入射角度、光束入射位置、送丝速度与焊接速度等工艺参数对焊缝成形的影响;分析了T型接头焊缝的显微组织特征与拉伸性能.试验结果表明:光束入射角度过大时,两侧焊缝重合面积较小且蒙皮热变形较大;当光束入射位置偏移立筋0.2～0.3 mm时可以显著改善蒙皮背部的热变形.焊缝中心组织与两侧无明显差别,均为细小的等轴晶.焊缝熔深是T型接头拉伸载荷的重要影响因素,接头起裂于蒙皮焊趾处,断裂于焊缝与母材金属之间的熔合区.     

基于CA模拟焊缝凝固过程枝晶生长的分析

将元胞自动机方法用于焊缝金属凝固组织演变的模拟中,不仅为焊缝微观组织演变的数值模拟开辟了一种新的途径,同时也有助于研究焊接接头组织并依此优化工艺来提高焊件质量.文中研究了焊缝凝固过程中的溶质扩散问题,构建了基于元胞自动机的焊缝枝晶生长速度模型,在此基础上进行了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶生长的模拟.初步计算了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶的生长形态,计算结果明显再现了二次、三次枝晶的生长及竞争生长等微观现象.结果表明,元胞自动机方法是研究和模拟焊缝微观组织的有效手段之一.     

纯金属TIG焊熔池等轴晶生长的相场法模拟

焊接熔池冷却速度快、凝固时间短、过冷度大,结合以上特点构建相场法与有限筹分的耦合数学模型,对TIG焊接熔池中等轴晶生长过程进行研究.首先,利用该模型成功模拟了纯镍焊接熔池中心区域单个等轴晶生长过程形态演变.进一步研究了不同过冷条件下,等轴枝晶生长形貌和生长行为的变化规律.模拟结果符合固液界面形貌稳定性理论.同时,初步计...     

曲线路径动态焊接热源建模

在复杂结构焊接热过程及应力变形分析中,经常遇到曲线焊接路径,其动态焊接热源建模难度大,往往难于实现.为解决该问题,研究了曲线焊接路径热源自动建模方法,实现了曲线上动态焊接热源建模,并为多段直线、环形以及平面曲线焊接路径提供了焊接位姿的定义方法.进一步针对难于用方程直接描述的空间复杂路径、根据焊接结构特征提出辅助圆捕捉法来获取路径上的随动焊枪位姿.利用辅助圆捕捉法,用户可以通过简单的参数输入和CAD操作完成曲线路径动态焊接的热源自动建模.     

窄间隙焊接钨极动态运动轨迹多自由度控制

在厚壁管、压力容器及电站锅炉的窄间隙全位置焊接中，钨极运动轨迹是动态的。根据窄间隙全位置焊接工艺要求，从钨极运动轨迹角度，提出了钨极运动轨迹综合控制方案，通过对钨极柔性接触引弧轨迹上的各参数作用机理研究，提出钨极柔性接触引弧控制方法；根据钨极摆动轨迹分析，提出基值电压控制弧长和基、峰值电压值分别控制弧长两种方案；为避免在窄间隙U形坡口两侧壁出现“爬弧现象”，设计了焊缝横向运动轨迹计算机控制自动跟踪系统；根据全位置焊接重力对钨极纵向运动轨迹影响特点，设计了基于单片机控制的弧压传感可变增益PID弧长控制器。     

2219铝合金激光镜像立向焊接过程中匙孔稳定性EI北大核心CSCD

本文对2219铝合金进行立向上的激光镜像焊接,采用高速摄像观察匙孔开口处的波动情况,建立激光镜像焊接热-流耦合模型,对焊接过程进行数值模拟,并通过不同激光功率和焊接速度条件下的温度场和流场变化情况,分析影响匙孔稳定性的因素。结果表明:增大焊接热输入不仅可以提高匙孔耦合程度,也可以改善匙孔稳定性,当焊接速度降低至2.1 m/min时,匙孔扩展趋势明显,波动集中在匙孔开口区域。激光功率提高至3500 W时,匙孔开口处稳定性较好但在匙孔耦合中间处易出现波动。立焊的方式使匙孔在横截面上具有较强的热力对称性,整体稳定性较高,但纵截面方向由于重力影响使匙孔上壁和下壁扩展倾向差距较大,匙孔下壁具有较高的稳定性。     

驱动力对2219铝合金DLBSW焊接熔池行为的影响

为了探索激光焊接熔池驱动力与焊接过程中熔池流动之间的关系,构建2219铝合金T型结构双激光束双侧同步焊接(Dual Laser-beam Bilateral Synchronous Welding,DLBSW)过程热-流耦合模型。分析表面张力、反冲压力、重力及热浮力对熔池流动的驱动作用,并阐述这些驱动力共同作用下的熔池流动机理。结果表明,熔池表面的流体,其主要受到表面张力的驱动作用;对于熔池下端左侧及后方形成的环流,其主要受到表面张力、热浮力及重力的共同驱动作用;匙孔下方熔池底部在重力及热浮力的共同作用下沿熔池边缘流动。     

电弧增材制造2319铝合金交叉桁条结构微观组织与拉伸性能研究

电弧增材制造具有材料利用率高、制造效率高、制造成本低等优势,适合制造大型复杂航空薄壁构件。目前,交叉桁条结构电弧增材制造的路径规划、成形形貌控制、组织性能差异性等方面缺乏系统研究。针对交叉桁条结构提出了一种新的分层切片及路径规划方法,解决了桁条交叉区域余高过大导致的制造精度不足问题。开展了电弧增材制造2319铝合金交叉桁条不同区域的晶粒形态、元素分布、拉伸性能、断口形貌等检测与分析,结果表明,电弧增材制造2319铝合金交叉桁条结构不同区域的晶粒形态及尺寸呈现明显差异,致使桁条顶部的平均抗拉强度值与中部、底部相比高出20%左右。在拉伸断口的韧窝中存在大量θ(Al₂Cu)颗粒相,该非共格析出相增大了晶格畸变能并且提升位错阻力,使晶体滑移难以进行,最终材料的强度显著提高。     

新型铝合金薄板对接激光焊接头性能

以6156铝合金为主要研究对象,对比了其激光填丝焊与自熔焊各自特点,探讨了焊缝表面成形、焊缝熔宽的影响因素及接头的抗拉强度与疲劳强度变化规律.结果表明,功率在1 800 W左右,焊接速度在2～3.5 mm/min,送丝速度在2～3.5 mm/min范围能获得较好的焊缝表面成形;接头焊后不经热处理抗拉强度可达314.3 MPa,为母材强度的81.3%,且有良好的抗疲劳性能;铝合金激光焊具有焊接速度高、焊缝成形美观、焊接参数范围广的特点,是一种良好的焊接方式.     

P355NL1钢深熔焊与MAG焊接头力学性能对比研究

进行了10 mm厚的P355NL1钢深熔焊和熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)试验,对比了2组焊缝在显微组织、力学性能等方面的差别。结果表明,深熔焊热影响区晶粒受到热循环的影响有一定程度的长大,但相比MAG焊热影响区晶粒仍然较为细小。2种焊接方法的接头力学性能差异明显,深熔焊焊缝拉伸性能、弯曲性能以及冲击韧性均优于MAG焊焊接接头,深熔焊焊接接头抗拉强度均在520 MPa左右,焊缝热影响区冲击吸收功可达155 J,抗弯强度在1 160 MPa左右,表明深熔焊工艺适合于P355NL1钢的焊接。