Modelling of electron energy absorption and backscattering during EBW

A three-dimensional heat flux model for deep-penetrating electron beam welding (EBW) is established to mathematically describe the physical heat generation process during interaction between electrons and the dynamic molten pool free surface. Monte Carlo method is used to determine the electron-target interaction, and random distribution of initial electrons, progressive trajectory tracing and electron backscattering models are used to describe the spatial distribution of electrons absorption. The model is verified in preset keyholes and applied in the simulation on electron beam welding process, and the calculated bead shape shows a good consistency with experimental results.     

电子束点焊熔池的液态金属冲刷效应作用规律

为了更深入地探究电子束焊接过程中的机理问题,基于对电子束点焊熔池中液态金属冲刷效应的理论分析,利用边界层理论对该效应进行数学建模.使用有限体积法数值软件Fluent,对20 mm厚的2219铝合金电子束点焊熔池的温度场和流场进行三维瞬态数值模拟,研究了液态金属冲刷效应对熔池的作用规律.模拟结果表明,液态金属冲刷效应会对熔池温度场、匙孔稳定性、熔池流场和固液界面形状与位置四个方面产生影响.模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数学模型的合理性.     

电子束横焊3mm纯铌板的熔池形态研究

高能加速器纯铌超导腔内导体,要求加工后的外表面光滑平整,以保证其特殊性能的要求。在电子束平焊全熔透情况下,超导腔焊缝正面在反冲压力作用下易发生未焊满及塌陷等缺陷。本文采用合适的电子束横焊工艺参数,得到了符合工艺要求的正面余高焊缝。并且建立了3mm厚的高纯铌板横焊过程的二维模型,针对不同的焊接参数分别设计了不同尺寸和形状的熔池,结合VOF算法,模拟焊接熔池里液态金属自由表面存在状态,得到了不同焊接参数下熔池的演变过程。实验结果显示,焊接熔宽随焊接线能量的升高而增大,数值模拟与实验结果较吻合。     

Effect of cooling rate on the microstructure of electron beam welded joints of two-phase TiAl-based alloy

The analysis of the microstructural characterization and phase composition of electron beam welded joint zones of Ti- 43Al-9V-O. 3Y alloy has been done in this study. The welded seam is mainly composed of B2 phase, the partial γ ＋ α2 twophase lamellar structure and granular γm phase. And the lanthanon Y existed as YAl2 phase and served as grain refined. The impact of different cooling rates on joint microstructure, fracture characteristic and tensile strength were investigated. The high cooling rate restrained the structural transformation and resulted in the ordering structure. The fracture of the joint was brittle cleavage fracture because the ordering structure went against restraining the crack propagation. With the decrease of cooling rate, the transformation amounts of lamellar structure increased, and the fracture presented the layered and crosslayered characteristic.     

QCr0.8/TC4薄板电子束焊接头组织及断裂路径

对QCr0.8/TC4异种材料薄板进行了电子束对接焊接试验.采用光学金相、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射相分析等方法,对接头组织结构及相组成进行了分析.并对接头进行了性能测试及断口形貌观察,分析了断裂性质,探讨了断裂路径.结果表明,焊缝由大量的γ-CuTi相、金属间化合物CuTi2,CuTi3及少量的铜基固溶体组成,且靠近铜合金侧存在一层20 μm左右的反应层,推测其可能为Ti2Cu,CuTi,Cu4Ti3,Cu2Ti,Cu3Ti等多种金属间化合物混合层;QCr0.8/TC4的电子束对中焊接性较差,接头断裂发生在焊缝中心的粗晶区,呈明显的解理断裂特征,接头抗拉强度很低,仅为82.1 MPa.     

电弧作用下熔透型TIG熔池液面行为的数值模拟

在正面熔化半径RZ和板厚h一定的条件下,基于对有电弧作用的熔透型TIG焊接熔池三维液面行为的分析,获得了不同背面熔化半径RB的熔池三维形状模型,利用有限元分析软件surface evolver进行数值模拟,研究了电弧对熔透型TIG焊接熔池液面的影响.结果表明,电弧的作用与否对熔池下液面的大小和形状无显著的影响;在背面熔化尺寸较小时(RB≤2.5 mm附近),电弧对上液面特征量有较大作用;电弧的作用从整体上是使熔池上液面压低.在从脉冲基值过渡到脉冲峰值期间,电弧电压(或弧光光强)增加的部分是由电流增加和熔池上液面被压低两部分引起的.     

Ti3Al金属间化合物电子束深熔焊接过程数值模拟

基于有限元法，采用改进的双椭球热源模型，对电子束深熔焊接Ti3Al过程进行了移动热源条件下准稳态三维温度场的数值模拟。该模型复合了熔深与电子束参数及材料性质的关系，考虑了对流和辐射散热、相变潜热、材料热物理性能参量随温度的变化以及液态金属的对流传热。通过比较熔深、熔宽的计算值和实际测量值，验证了该模型在电子束焊接温度场模拟中的适用性。     

基于热场的铝合金电子束焊缝余高数值模拟

文中基于熔池凝固收缩和补缩理论开发了临界固相率与Niyama判据相结合的余高判据式程序,并采用它对20 mm厚2219高强铝合金未熔透电子束焊焊缝余高产生原因进行了模拟探索和试验验证. 结果表明,焊缝的中上部区域存在有大量凝固阶段未收缩的疏松间隙,这些间隙体积的存在导致了焊缝表面余高的形成. 通过计算和与试验件对比可知,模拟得到的余高尺寸和焊缝体积膨胀率误差分别在11%和23.67%左右,可见采用余高判据式程序能够对焊缝余高的产生进行合理地数值预测.     

电子束焊接TiAl基合金接头组织结构及其裂纹产生的敏感性

研究了电子束焊接TiAl基合金Ti-48Al-2Cr-2Nb (原子分数/%)的接头组织形态及其演化机制,分析了接头区域易产生固态裂纹的原因.研究发现焊缝主要形成柱状枝晶,呈肋骨状分布形态,其微结构为块状γm和少量层片状α2/γ组织.裂纹的形成原因主要归因于冷速过快导致α相分解受到抑制,从而使焊缝区域残余更多的α2相.此外热致应力、α2与γ相间的热膨胀系数的差异以及由此形成的相变应力也对裂纹的产生发挥着重要影响.     

Penetration control by weld pool resonance during gas tungsten arc welding

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｓｔｉｌｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｅｔｅｃｔｓｉｇｎａｌｓｆｒｏｍｔｏｐｓｉｄｅｏｆｗｅｌｄｐｏｏｌｆｏｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｕｐｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ .Ｔｈｅｓｔｉｃｋｉｎｇｐｏｉｎｔｉｓｈｏｗｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｃｑｕｉｒｅｓｉｇｎａｌｓｔｈａｔｒｅ ｆｌｅｃｔｆｕｌｌｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ .Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｌｒｅａｄｙｋｎｏｗｎｉｎｃｌｕｄｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ,ｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｉｎｇ ,ｗｅｌｄｐｏ…