斜面-熔池极值法测量电子束流准动态焦点

分析了利用电子束流与金属相互作用效应产生的熔池极值效应测量电子束流焦点的方法,总结了测量电子束流焦点的要素,讨论了利用电子束流焊接效应测量得到的焦点与电子束流的轨迹形状焦点的区别,提出了电子束动态焦点的概念,并且将束流焦点分类为静态焦点、准动态焦点和动态焦点。基于以上理论分析,进一步采用类AB法测量了电子束焊机的准动态焦点,讨论并分析了上坡焊和下坡焊方法对所测焦点的影响。     

变焦-临界穿透束流极值法测量电子束流动态焦点——一种焦点测量方法介绍

通过试验研究发现了电子束焊接过程中工件传导电流的传导比均值与输入束流的函数规律，函数的极大值是电子束焊接动态过程工件被穿透的临界状态转变点。利用电子束焊接过程的临界穿透束流特性，讨论了电子束受金属蒸气影响后的焦点状态与漂移空间传输的电子束焦点状态存在不同特性，提出了一种测量电子束焊接过程动态焦点的方法，变焦-临界穿透束流极值焦点测量法。     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

铝钛异种合金电子束焊接接头缺陷分析

采用电子束焊接工艺对7075铝合金和TC4钛合金异种金属进行焊接,主要研究焊接缺陷的形貌特点、形成原因及控制措施。结果表明:在铝合金与钛合金异种金属电子束焊接头中出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷,调整焊接工艺参数、改变束斑在异种母材上的相对能量分布可以消除气孔、裂纹等缺陷。同时延长焊缝金属冷却时间,使液态熔池及时补充凝固过程中产生的孔隙,利用表面焦点减小熔池体积,对焊缝内的缩孔有一定的改善。最佳焊接参数为:工作距离272 mm,电子束流18 mA,焊接速度20 mm/s,聚焦电流415 mA。试验为提高铝合金与钛合金异种金属电子束焊接接头质量提供了参考。     

电子束流的动态焦点和深穿极值效应

通过分析具有焊接特征的焦点测量方法，利用简单熔池模型说明了具有焊接特征的不同焦点测量方法之间的内在关系，建立了电子束流的动态焦点概念，讨论了动态焦点的影响因素，进一步分析了动态焦点的性质，其中最重要的性质是深穿极值效应。     

电子束定点焊接304不锈钢熔池流动行为数值模拟

基于电子束焊接过程的传热与受力物理过程分析,建立相应模型,对电子束定点焊接304不锈钢的温度场与流场进行数值模拟,研究电子束焊接熔池流动行为及焊缝成形规律.结果表明,电子束加热阶段,熔池上表面温度梯度达到106 K/m,熔池表面峰值温度高,在沸点温度附近波动,强烈的金属蒸汽反作用力成为熔池流动的主要作用力,促使熔池中心下凹并不断波动,熔池冷却凝固阶段,金属蒸汽反作用力下降,熔池金属表面张力梯度引起的Marangoni对流成为熔池金属流动主要驱动力,促使焊缝表面熔宽增大,熔池凝固后焊缝上表面宽度为1.9 mm,中心处宽度为1.6 mm,下表面宽度为1.8 mm.     

激光快速成形过程中粉末与熔池交互作用的数值模拟

建立了描述激光快速成形过程中气/粉两相流送粉、粉末与熔池交互作用及激光熔覆成形温度场的联合模型.采用有限单元生死技术模拟了熔池形成和自由界面形状演化及熔覆层的沉积过程:根据界面温度与粉末粒子动量损失状况模拟了熔池对粒子的捕捉以及工件对粉末的反射,并采用Lagrangian粒子追踪模型实现了对粉末颗粒的跟踪.在此基础上,模拟了激光快速成形过程中316L不锈钢粉末、激光与熔池的交互作用过程.计算结果与实验结果吻合.     

束参数及真空度对电子束形状的影响

本文通过电子束形状的测定试验,研究了低真空下束流、偏压和聚焦电流变化对束焦点直径及其位置的影响,由于束流增大时焦点位置上移,指出了厚板电子束焊接中传统的“小束流对中对焦,大束流焊接”工艺方法的不合理性。本文还着重研究了在13.332Pa、133.32Pa 的低真空范围内,工作室真空度变化对于束形状的影响。并提出了确定束焦点直径及其位置的经验公式。     

电化学噪声方法比较石油用钢的临界点蚀温度

提出了一种用电化学噪声技术测量材料临界点腐蚀温度(CPT)的实验方法。测量升温过程在美国ASTM标准溶液中钢样品的电流噪声,并依据电流噪声标准偏差的最大变化位置确定CPT。采用这种方法快速测定了8种石油工业常用钢材的CPT。     

TC4钛合金扫描电子束焊接温度场数值模拟

建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、提前进入稳态,并且显著降低熔池最高温度和冷却速度.对加速电压为60 kV、电子束流为10 mA、焊接速度为0.9 m/min的电子束焊接工艺,频率为500 Hz的电子束椭圆扫描可使熔池最高温度降低近1900K、冷却速度每秒降低近100 K.     

电子束流焦点和测量方法进展及分类

回顾了焦点定义和测量方法,首次明确将电子束流焦点状态与焊接过程建立直接联系,揭示了具有焊接特征焦点与测量方法的内在关系,并根据束流与金属是否产生作用和作用的程度,将焦点分类成静态焦点、准动态焦点和动态焦点。指出静态焦点是轨迹形状焦点,AB法实质就是斜面-熔宽极值焦点测量法,认识了焦点测量方法本身定义的焦点与静态焦点的本质区别,使得在电子束焊接工程中焦点概念应用更清晰,焦点参数使用更方便,并且为进一步开发新的焦点测量方法提供了理论指导。     

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.     

中空激光光内送粉熔覆技术的熔池流场与温度场模拟

基于中空激光光内同轴送粉的激光快速成形工艺．对光粉耦合原理进行了分析。光内同轴送粉成形过程中,粉流稳定易控,光粉耦合性好。且金属粉末的有效利用率远高于传统光外送粉工艺。通过改变占空比和离焦量,得出两者分别对能量分布密度的影响．为工艺试验参数的选择提供依据。运用ANSYS有限元分析软件,对环形中空激光熔池三维流场和温度场进行了分析。环形中空光内熔池具有两对四环对流特点。随着熔覆层高度的增加。基板和熔池的温度会越来越高：激光束在基板和熔覆层表面经过的距离越长．温度场也发生明显变化．时间越长．温度越高。     

Energy Density Distribution and Temperature Closed-Loop Control in Electron Beam Processing

Various electron beam (EB) processing methods such as EB brazing, surface modification, heat treatment, etching, evaporation coating and quick manufacture, etc. require that the energy distribution and processing temperature be controlled. In this study, the energy distribution control was realized by EB scanning trajectory pattern control, and the temperature control was realized by the combined use of fuzzy logic and PID control. These were integrated into one system. To obtain large deflection angle of EB, an external deflection coil was used. The scanning trajectory pattern was the synthesization of deflections of EB in X and Y directions, and each of the deflections was controlled by an analog. Because of high energy density of the EB, and consequently high sensitivity of weldment temperature to the beam current, closed-loop control of processing temperature is indispensable, which was realized in this paper. Satisfactory transient and steady-state specifications were obtained. The brazing of a specially designed specimen verified the effectiveness of the method.     

电子束环焊2 mm高纯铌熔池行为的数值模拟

基于VOF算法建立了2 mm厚的高纯铌电子束环焊过程的三维数学模型,在模型中考虑了金属蒸气反冲压力、表面张力、重力等关键熔池驱动力,计算出了环形熔池的温度场和流场对熔池中关键位置进行分析,并总结了纯铌环焊熔池的特点。模拟结果表明,在纯铌环形结构未熔透时,由于母材对熔池的支撑作用,匙孔波动情况与平焊类似;在环形结构焊透后,在Marangoni效应和重力的作用下,熔池表面液态金属加速扩展。此外,数值模拟与试验结果吻合良好,验证了数学模型的合理性。     

激光熔覆熔池检测控制技术的研究进展

激光熔覆是近年来蓬勃发展的新型制造技术,很多研究试图从激光熔池的检测入手来提高激光熔覆工艺的自动化程度,进而提高生产效率。针对同步送粉激光熔覆工艺中熔池检测控制技术近年来的研究状况进行了综述。首先介绍了各种类型的检测设备及其安装方法;其次介绍了熔覆工艺参数对检测信号的影响及熔池检测信号同熔覆质量之间的关系;然后介绍了基于熔池检测技术的激光熔覆闭环控制系统;最后认为目前的熔池检测控制研究中,熔池中的有效信息还可进一步挖掘,以提高熔覆质量、自动化程度及生产效率。