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准确获取焊接条件下熔池金属表面张力的基础数据对深入理解焊接过程中熔池金属流动及传热机制、焊缝缺陷形成等具有重要意义,但实时测量十分困难. 采用激光视觉法测量了单一组元(TiO2,CaF2)及二组元(30%TiO2 + 70%CaF2,70%TiO2 + 30%CaF2)活性剂下304不锈钢脉冲钨极氩弧焊熔池振荡频率,并根据特定模式下熔池特征频率与表面张力的解析模型计算了熔池金属表面张力,分析了不同组元活性剂对熔池金属平均表面张力的影响规律,在此基础上研究了不同组元活性剂对焊缝熔深的影响和增加熔深的机理. 结果表明,TiO2能够改变熔池金属表面张力温度梯度,使熔池金属流动方向发生变化,CaF2能够降低熔池金属表面张力绝对值,使熔池金属流速增加;二组元活性剂增加熔深是熔池金属流速增加和表面张力温度梯度改变共同作用的结果. 相似文献
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本文采用特殊的恒压焊接电源,建立了一套微计算机控制的实验装置。在TIG 固定点弧焊情况下,通过在正常焊接电流的基础上,每隔一定时间施加一瞬闻激振脉冲电流来激励焊接熔池产生振荡,然后检测电弧电压,以获得激振脉冲过后的焊接熔池振荡信号的方法,对实时测定焊接熔深作了初步探索。在对信号分析的基础上,研究了焊接熔池振荡频率与焊接熔深之间的关系,并建立了相应的数学模型——焊接熔池波动方程。利用有限差分法求解了焊接熔池波动系统的特征值问题,得到了焊接熔池振荡频率与焊接熔深之间关系的数值解.1Cr18Ni9Ti、20~3、16Mn 三种不同材料的实验结果与理论计算结果的吻合程度良好。 相似文献
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薄板TIG 焊时,利用脉动电流引起熔池振荡,当脉动电流与一定尺寸熔池自然振荡频率相同时,则熔池产生谐振,造成电弧长度及电弧电压有较大的往复变化。对电弧电压变动部分进行滤波,放大并用计算机采样,发现当熔池谐振时,电弧电压变动部分达到最大幅值,谐振后幅值很快衰减。本文以熔池谐振信号做为熔透信息进行熔透控制,给出了脉动电流电源,计算机检测系统。研究了熔透信号的变化规律及影响因素,在定点电弧及对接焊时,熔池尺寸与熔池谐振频率有较好的对应关系;以焊接电弧做为传感器,用熔池谐振频率控制熔透及熔池尺寸,有很好的重复性及较高的精度,这对解决熔透闭环自适应控制有很大的实际意义。 相似文献
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活性化TIG焊熔深增加机理的研究 总被引:21,自引:0,他引:21
以不锈钢0Crl8Ni9为实验对象,涂敷含有Bi的SiO2和TiO2活性剂,通过1mm厚高熔点薄钨板挡住熔池流动的方法进行焊接实验.对钨板两侧Bi颗粒的分布进行了测试,分析涂敷SiO2和TiO2后熔池流动方向的变化,同时采集了电弧电压.结果表明:活性剂SiO2和TiO2改变了熔池的流动方向;SiO2使电压提高约4.2V,而TiO2对电弧电压没有影响;活性剂并未使电弧整体发生收缩,而使电弧整体发生了膨胀;SiO2使等离子体发生了收缩;电弧等离子体收缩和电弧导电通道变长是SiO2活性剂提高电弧电压的主要原因.分析认为,SiO2增加熔深是等离子体收缩、阳极斑点收缩和表面张力温度梯度由负变正共同作用的结果;TiO2增加熔深只是表面张力温度梯度由负变正的作用. 相似文献
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《焊接》2015,(9)
利用FLOW3D软件建立三维数学模型,模拟A36船用低碳钢熔化极惰性气体保护焊(MIG)的瞬态温度场和流场,分析起弧后熔池形成和熄弧后熔池凝固两个过程。采用了双椭球热源模型,考虑了重力、电弧压力、表面张力、电磁力、浮力,以及辐射、蒸发、熔滴的动态冲击作用。结果表明,熔池形成过程中,熔池前部发生下凹变形,熔深慢慢增大,达到准稳态后基本保持不变。电弧下方液态金属温度最高,最高温度随时间变化不大,熔池内同时存在熔滴冲击力、电磁力引起的向内流动和表面张力引起的向外流动。熄弧后,熔池内只存在表面张力引起的向外流动,震荡幅度降低。熔池横截面具有一个较大的外接触角(均大于π/2),此时尽管存在液态金属的震荡,熔池也是稳定的。模拟预测的焊缝尺寸,形状与试验吻合良好。 相似文献
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A-TIG焊中氧含量对熔池流动方式影响的数值模拟 总被引:3,自引:0,他引:3
建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型,模拟了不同氧含量下熔池中的速度场和温度场.结果表明,氧化物活性剂中的氧元素改变了熔池中的表面张力温度系数,从而影响熔池中的流动方式,是熔深和深宽比增加的重要原因;随着氧含量的增加,深宽比和熔深急剧增加,熔宽减小.当氧含量超过150×10-6时,增加氧量,熔池表面最高温度减小,并逐渐趋于一定值;当氧含量超过200×10-6时,深宽比、熔深和熔宽趋于一定值;氧含量小于300×10-6时,熔池表面最高温度高于正表面张力温度系数作用的温度范围,正、负表面张力温度系数在熔池中同时存在.当氧含量超过300×10-6时,熔池表面最高温度处于正表面张力温度系数作用的温度范围之内,熔池中的表面张力温度系数为正值;随着氧含量的增加,在熔池中出现数目、大小、方向、位置不同的涡流,当两个涡流的方向均由熔池边缘流向熔池中心的环流时,涡流有效地把电弧能带到熔池底部,产生较大的熔深和深宽比. 相似文献
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在电子束焊接过程中,金属液体蒸发的反冲压力、表面张力、重力等驱动力共同作用于熔池,对焊缝成形有显著影响. 在扫描横焊的情况下,电子束作用范围的扫描摆动和重力方向的旋转使熔池的动力学行为变得更复杂. 采用试验和数值计算方法对电子束扫描横焊薄铌板的熔池形态和凝固后熔合区形貌进行研究,数值模拟得到的熔池形态和熔合区形状与试验结果吻合. 熔池流场分析结果表明,半熔透熔池的驱动力主要为液态金属蒸发引发的反冲压力;全熔透熔池的上表面Marangoni流动占主导,表面张力与反冲压力共同作为熔池流动的驱动力;重力与焊接扫描共同作用使得熔池两侧的质量分布和流场分布不对称,造成了焊缝两侧熔合线的不对称. 相似文献
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文中结合电弧辅助活性TIG焊熔池氧元素分布的试验研究结果,提出焊接熔池表面氧元素分别与熔池表面温度和位置相关两种分布模式,建立了更完善的电弧辅助活性TIG焊熔池模型,求解结果与已有的试验结果和理论研究吻合良好. 结合求解结果,利用格拉晓夫数Gr,磁雷诺数Rm和表面张力雷诺数Ma分析了浮力、电磁力和表面张力的相对作用大小; 利用Peclet数分析了熔池热对流和热传导的相对强弱. 结果表明,电弧辅助活性TIG 焊熔池表面张力作用远大于电磁力和浮力,并决定熔池流动形式;熔池热对流主导熔池的传热过程,揭示了不锈钢活性TIG焊活性元素决定深而窄的熔池形貌的内在本质. 相似文献