TIG焊接熔透熔池的数学模型

根据流体力学理论和变分法原理，推导出了熔透情况下ＴＩＧ焊接熔池上表面和下表面变形的方程，建立了ＴＩＧ焊接熔透熔池流场与热场的数值分析模型，采用非正交贴体曲线坐标系成功地处理了熔池表面的曲面边界，将熔透情况下熔池上下表面变形的计算，与熔池流场与热场的计算相结合，不仅较好地计算出熔池的流场与热场，同时求得了焊接熔池的上下表面变形。焊接工艺试验表明，根据该模型计算的焊缝成形与试验测试结果吻合程度良好。     

全熔透GTAW熔池表面变形数值分析精度的改进

针对全熔透GTAW熔池表面变形数值模型存在的熔池上、下表面变形耦合作用不确定、重力势能项不完善的问题,做出了相应的改进.以完备的全熔透熔池上、下表面变形方程为基础,基于精度更高的熔池形状数值分析结果,计算和讨论了GTAW焊接不锈钢和低碳钢的焊接过程达到准稳态时熔池上表面和下表面的变形,并对计算结果给予了试验验证.解决了已有文献中熔透熔池表面变形计算值偏小的问题,提高了熔池表面变形的数值分析精度.     

一般问题

20093019全熔透GTAW熔池表面变形数值分析精度的改进/赵明…//焊接学报.-2008,29(11):21~24针对全熔透GTAW熔池表面变形数值模型存在的熔池上、下表面变形耦合作用不确定、重力势能项不完善的问题,做出了相应的改进。以完备的全熔透熔池上、下表面变形方程为基础,基于精度更高的熔池形状数值分析结果,计算和讨论了GTAW焊接不锈钢和低碳钢的焊接过程达到准稳态时熔池上表面和下表面的变形,并对计算结果给予了试验验证。解决了已有文献中熔透熔池表面变形计算值偏小的问题,提高了熔池表面变形的数值分析精度。图7表1参1020093020精密结构件焊接形位精度质量的定量分析方法/孔谅…//焊接学报.-2008,29(11):85~88结合精密焊接结构件(precision welding struc-ture,PWS)工艺质量规划的实际需要,分析了PWS焊接形位精度质量变异的三方面属性,提出了以"质量变异系数"建立各质量因素与质量特征之间的对应关系,对专家经验和历史数据等定性模糊语言的定量表征方法;研究了PWS焊接质量因素综合分析模型,尝试对PWS焊接质量影响因素进行定量分析和决策。通过在典型PWS产品液力...     

一般问题

20093019全熔透GTAW熔池表面变形数值分析精度的改进/赵明…//焊接学报.-2008,29(11):21~24针对全熔透GTAW熔池表面变形数值模型存在的熔池上、下表面变形耦合作用不确定、重力势能项不完善的问题,做出了相应的改进。以完备的全熔透熔池上、下表面变形方程为基础,基于精度更高的熔池形状数值分析结果,计算和讨论了GTAW焊接不锈钢和低碳钢的焊接过程达到准稳态时熔池上表面和下表面的变形,并对计算结果给予了试验验证。解决了已有文献中熔透熔池表面变形计算值偏小的问题,提高了熔池表面变形的数值分析精度。图7表1参1020093020精密结构件焊接形位精度质量的定量分析方法/孔谅…//焊接学报.-2008,29(11):85~88结合精密焊接结构件(precision welding struc-ture,PWS)工艺质量规划的实际需要,分析了PWS焊接形位精度质量变异的三方面属性,提出了以“质量变异系数“建立各质量因素与质量特征之间的对应关系,对专家经验和历史数据等定性模糊语言的定量表征方法;研究了PWS焊接质量因素综合分析模型,尝试对PWS焊接质量影响因素进行定量分析和决策。通过在典型PWS产品液力...     

CO2激光焊接工艺对AZ31B变形镁合金焊缝表面成形的影响

采用3 kW的CO2激光器焊接4 mm厚的AZ31B变形镁合金板材,研究了气体保护方式和焊接工艺参数对焊缝表面成形的影响.试验结果表明,保护气流的方向和气流量对焊缝表面成形存在显著影响,当气流方向与焊接方向相反并与水平方向呈30°角、气流量为2 000 L/h时,焊缝的表面成形最为均匀平整.通过调整激光功率和焊接速度等工艺参数来改变焊接热输入,可以获得"未熔透"、"仅熔池透"、"适度熔透"和"过度熔透"等不同熔透状态和表面成形特点的焊缝,其中"适度熔透"状态的焊缝正、背面成形最均匀;在相同的焊接热输入条件下,强参数规范条件下获得的焊缝表面成形效果最佳.     

熔透情况下三维TIG焊接熔池流场与热场的数值分析

建立了熔透情况下三维运动TIG焊接熔池中流体动力学状态及传热过程的数值分析模型。该模型考虑了试件全熔透情况下液态金属熔池表面的变形。采用贴体曲线坐标系处理熔池曲面,利用SIMPLER方法对不锈钢焊接试件熔池中的流场与热场进行了数值分析,并进行了焊接工艺试验对模型加以验证。结果表明,根据该模型得出的计算结果与实验值吻合情况良好。     

2219高强铝合金双频复合脉冲VPTIG焊接受激脉冲小孔行为

K-TIG （Keyhole TIG）是TIG焊接工艺的一种变体,通过在熔池内部形成小孔,大幅提高焊缝熔深。然而,由于铝合金热导率较高,K-TIG通常被认为不适用于铝合金焊接。采用一种新型双频复合脉冲变极性TIG（DP-VPTIG）焊接工艺,成功实现了7 mm厚2219高强铝合金的稳定全熔透小孔焊接。采用视觉传感技术研究了DP-VPTIG焊接小孔瞬态行为及其动态演变过程。结果表明,熔池表面同时受到向上的电弧压力以及向下的表面张力和静水压力作用。DP-VPTIG低频脉冲峰值阶段,在电弧压力主导作用下熔池表面发生凹陷变形并在熔池内部形成深熔小孔;低频脉冲基值阶段,在表面张力和静水压力的主导作用下,熔池表面上移,小孔闭合。DP-VPTIG焊接过程中低频脉冲的周期性变化激发了熔池内部小孔的周期性“打开”和“闭合”。小孔的形成使电弧沿熔池表面下移,直接加热熔池下部的固态金属,有利于焊缝熔深的提升,且小孔尺寸随低频脉冲频率的增加而减小。     

熔滴冲击下MIG焊接熔池的计算机模拟

本文结合ＭＩＧ焊过程熔滴与熔池作用的特点，建立了熔滴冲击下三维运动ＭＩＧ焊接熔池中流体流动及传热过程的数值分析模型。该模型全面地考虑了熔滴过渡带入熔池的热量、动量和熔池产生的表面变形，成功地模拟了ＭＩＧ焊接熔池流场、热场及表面变形     

焊接理论：一般问题

GMAW短路过渡动态模型的建立；利用“半径-深度”算法和空间投影关系的焊缝定位方法；利用分形维数提取铝合金点焊过程中电压信号特征量；熔透熔池表面下塌变形的动态演变过程分析；拼焊板冲压成形中的焊缝移动分析．     

熔滴冲击下MIG焊接熔池的计算机模拟

本文结合ＭＩＧ焊过程熔滴与熔池作用的特点，建立了熔滴冲击下三维运动ＭＩＧ焊接熔池中流体流动及传热过程的数值分析模型，该模型全面地考虑了熔滴过渡带入熔池的热量，动量和熔池产生的表面变形，成功地模拟了ＭＩＧ焊接熔池流场，热场及表面变形。     

Prediction and verification of melting front in GTA weld pool of full-penetration

A thermal conduction model is applied to speed up the numerical analysis of the temperature distribution and the weld pool geometry of full penetration in gas tungsten arc （GTA） welding. With considering both top and bottom flee surface deformation of full-penetrated weld pool, three-dimensional weld pool with melting front and solidification front is predicted. Welding experiments are conducted to measure the melting front curves at the top surface and the longitudinal section of the weld. It shows that the predicted and measured results are in good agreement.     

GMAW焊接传热及其对HAZ奥氏体晶粒长大过程的影响

精确分析熔化极气体保护电弧焊（ＧＭＡＷ）焊接传热过程的前提是对施加于工件表面上的焊接热输入分布模式有一个恰当的、合乎实际的描述。本文作者根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池的交互作用,建立了双峰分布的电弧热流密度分布模型,确定了熔滴热焓量在熔池内部的分布区域。以此为基础,建立了ＧＭＡＷ焊接传热的数学模型,给出了焊接热影响区奥氏体晶粒长大的动力学方程。采用数值模拟技术研究了低碳钢和ＨＱ１３０钢ＨＡＺ的     

电弧压力对MIG焊接熔池几何形状的影响

根据电弧物理基本原理,建立了MIG焊接电流密度在变形熔池表面的分布模型,在此基础上得到电弧压力计算模型,计算结果表明,MIG焊接电弧压力在电弧中心线附近呈双峰分布,且双峰向电弧后方偏移,在离开电弧中心线一定距离处变为单峰分布,熔池表面变形程度对电弧压力分布有显著影响,采用双峰分布的电弧压力,热流密度分布模型,定量分析了焊接工艺参数对熔池几何形状的影响规律,为焊缝几何尺寸的预测和控制提供了可靠数据,基于该模型计算的焊缝几何形状与实测的吻合良好。     

Specular reflection based sensing surface deformation of gas tungsten arc weld pool

A sensing system is developed to measure the weld pool boundary and pool surface deformation in gas tungsten arc welding. LaserStrobe technique is used to eliminate the strong arc light interference, and specular reflection from the pool surface is sensed to describe the relation between the deformed stripes and pool surface depression. Clear images of both the pool boundary and the deformed stripes edges are obtained during gas tungsten arc welding process, which lays foundation for real-time monitoring the pool surface depression and weld penetration.     

Calculation formulae for welded joints subjected to static loads (1)

Summary

This paper describes an investigation of the penetration shape and welding of real SUS304 joints by travelling TIG arc welding. A weld bead with a large penetration ratio (penetration depth/bead width) can be obtained by low‐speed welding. Since the anode spot is fixed at the centre of the weldpool in He‐DC TIG, deep penetration with a narrow bead width is effectively obtained. The transition current giving a top bead width with the minimum value combined with full penetration bead formation increases in Ar‐DC TIG welding with an increasing base metal thickness. The step movement welding method, whereby a stationary arc is struck after short‐distance travel, is effective to obtain a stable penetration bead at a plate thickness above 6 mm. The stability of penetration bead formation is improved when flux‐cored wire is added.     

PAW+TIG电弧双面焊接小孔形成过程的数值模拟

综合考虑影响等离子弧小孔形成的等离子流力、重力、表面张力等力学因素，建立了等离子电弧＋钨极电弧（PAW＋TIG）双面焊接时小孔形成过程的数学模型，并与焊接传热的控制方程耦合，采用数值模拟技术，定量分析了小孔形成的动态过程，根据数值分析结果，将小孔的形成过程分为开始焊接到熔透，熔透到开始穿孔，开始穿孔到小孔形态稳定三个阶段，熔池的最小跨距可作为小孔建立的评价指标。小孔的形成是热、力共同作用的结果。     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.