GTAW外加间歇交变纵向磁场的数值计算及其对焊接行为的影响

针对奥氏体不锈钢外加纵向磁场的气体保护钨极电弧焊接（ＧＴＡＷ）时,与电极同轴的单个轴对称空心圆柱线圈在双向脉冲矩形励磁电流作用下产生的间歇交变纵向磁场。采用无瑕点单积分磁场的数学模型,对ＧＴＡＷ焊接外加间歇之变纵向磁场进行了数值计算,该方法具有模型简单、计算速度快和精度高等优点,并讨论了该间歇交变纵向磁场的分布、磁场的均匀性及其纵仙分量与径向分量的比率等规律及其对焊接的影响,认为横磁分量将削弱ＧＴ     

纵向磁场对焊接过程的影响

采用实验与理论分析相结合的方法,研究了外加纵向磁场对TIG煤电弧形态、电弧静特性及焊缝形貌的影响.结果表明:外加纵向磁场的加入改变了电弧形态,使电弧下部扩张,上部收缩,电弧电压升高.使焊缝熔宽增大.     

焊接熔池的传热与流体流动模拟进展

焊接熔池的传热与流体流动模拟是焊接模拟的一个重要领域 ,目前对焊接熔池的传热和流体流动的模拟主要是基于Navier strokes方程基础上而建立的。文中概括了近年来焊接熔池传热与流体流动模拟所取得的一些进展 ,总结了影响熔池传热和流体流动的一些主要因素。并提出了今后的发展方向     

纵向交变磁场及脉冲电流下TIG焊接电弧模拟

以建立的二维轴对称TIG焊电弧模型为基础,研究外加纵向交变磁场及脉冲电流对电弧所产生的影响.研究表明,当外加磁场强度为0.03T,交变频率为1000Hz的纵向磁场时,电弧随磁场方向的改变而发生周期性变化.当磁场方向为正时,电弧呈现收缩下压趋势,存在中空现象;当磁场方向为负时,电弧呈现拉长趋势,阴极斑点有所上移.当同时施...     

外加磁场对镁合金焊接熔池形态的影响

以镁合金焊接熔池为研究对象,建立了移动热源作用下焊接熔池的三维数学模型. 利用大型通用有限元软件ANSYS将电磁场分析结果导入到热流场分析中,实现电磁场和热流场之间的耦合分析. 模拟了无外加磁场作用下以及外加磁场作用下镁合金焊接熔池的温度场分布和流体流动的速度矢量分布. 结果表明,外加磁场产生的电磁力驱动熔池中熔融的液态金属发生旋转运动,改变了液态金属原有的运动方式和传热方式,流体流动速度和流动范围增加,焊缝熔宽增大,熔深减小. 试验结果验证了模拟结果的可靠性.     

间歇交变磁场占空比对堆焊层组织性能的影响

研究了纵向间歇交变磁场占空比对等离子弧堆焊金属组织及性能的影响.测试分析了不同磁场占空比下堆焊层的硬度、耐磨性及其显微组织.结果表明,适当的磁场占空比能有效地增加堆焊金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性.     

间歇交变磁场波形对堆焊金属组织及性能的影响

为了研究交变磁场波形参数对堆焊层金属组织及性能的影响,对低碳钢表面进行等离子弧堆焊时外加间歇交变纵向磁场,并利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法.系统分析了不同磁场波形参数对等离子弧堆焊试件的作用.结果表明,适当的交变磁场波形参数能增加堆焊金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性,从而获得最佳的电磁搅拌效果.     

间歇交变磁场频率对堆焊金属组织及性能的影响

为了研究间歇交变磁场频率对堆焊层金属组织及性能影响,对低碳钢表面进行等离子弧堆焊时外加间歇交变纵向磁场,并利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法系统分析了不同磁场频率对等离子弧堆焊试件的影响.结果表明:适当的交变磁场频率能有效地增加堆焊金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性,从而进一步获得最佳的电磁搅拌效果.     

TIG焊接熔池中的流体流动及传热过程的数值模拟

本文建立了运动电弧作用下三维TIG焊接熔池中的流体流动及传热过程的数学模型。该模型同时考虑熔池内部液态金属的对流、传导和熔池外部的固体导热,克服了雷卡林公式和纯导热数值解将焊接热过程当作纯粹固体热传导问题的局限性,扩展了电弧固定时的二维熔池传热模型。根据该模型得出的计算结果和实验测试结果吻合程度良好。     

外加横向磁场对304不锈钢焊接熔池影响机理分析

为了改善焊缝成形及提高焊接零件组织和性能,文中采用有限元法对外加磁场作用下的304不锈钢焊接熔池进行电磁场和热流场之间的耦合分析,得到了有无外加横向磁场作用下熔池内液态金属流动的速度矢量分布. 结果表明,外加磁场使熔池横截面最大流速分布由单一的熔池中心中部改为熔池中心上表面略靠下和熔池底部;熔池纵截面最大流速由首尾端漩涡交汇处改为沿两个漩涡流动方向较均匀分布,这是由于电磁压力抵消了部分表面张力,使表面张力的作用位置更靠近熔池中心位置. 在304不锈钢上进行堆焊试验,焊道横截面组织形貌证实了上述模拟结果.     

磁场和活性焊联合作用对焊接熔池形态的影响

为了研究磁场和活性焊联合作用对焊接熔池中液态金属流动形态的影响,文中建立了移动热源作用下镁合金TIG焊三维瞬态数学模型. 利用fluent软件及其二次开发功能,模拟了单独磁场、单独活性焊和两者联合作用对焊接熔池温度场和速度场的影响. 模拟结果表明,在单独磁场作用下,熔池中液态金属呈顺时针定向旋转运动,速度场呈不对称双峰分布,最大速度偏向熔池一侧;在单独活性焊作用下,熔池中液态金属形成由外向内的对流模式,从而冲刷熔池底部增加熔深;在两者联合作用下流体流动较为复杂,熔池表面附近液态金属流动主要受表面张力的影响,熔池内部主要受外加电磁力的影响.     

A-TIG焊熔池流体流动形态的测试

为了验证A-TIG焊时的熔池流场计算结果,利用自行研制的活性剂FS12对不锈钢A-TIG焊时熔池流体流动变化进行了测试.利用高熔点双薄钨板挡住熔池流体流动的方法试验,对比焊缝中钨板周围钨颗粒的分布,从而对流体流动的方向进行试验验证.试验结果表明:无活性剂时钨颗粒在焊缝中心浓度比较小,而在焊缝边缘浓度比较大,钨板外侧浓度最大.证实了熔池流体流动是从中心流向边缘.有活性剂时的钨颗粒在焊缝边缘浓度比较小,焊缝中心的浓度比较大,而熔池底部浓度最大.证实了熔池流体流动是从边缘流向中心.通过以上试验说明,活性剂的加入改变了熔池流体流动的方向,使用活性剂FS12后强烈的熔池流体向内对流是A-TIG焊时熔深增加的根本原因.     

交变纵向磁场作用下MIG焊电弧行为研究

为了研究交变纵向磁场作用下MIG焊接电弧的物理特性,提高焊接质量,分析了交变纵向磁场作用下电弧带电粒子的受力情况和运动状态,并利用高速摄像手段研究了交变纵向磁场对电弧形态的影响。结果表明,无外加交变纵向磁场时,自由电弧稳定燃烧,电弧轴线与焊丝轴线相重合;当加入交变纵向磁场时,电弧围绕焊丝轴线做逆时针和顺时针交替变化的旋转运动,电弧轴线偏离焊丝轴线;随着励磁电流的增加,电弧的旋转半径增大,电弧偏离焊丝轴线的角度增大,电弧烁亮区域面积减小;当励磁电流为30 A时,电弧的最大偏转角度为45°,此时电弧燃烧变得不稳定,甚至息弧,焊接过程不稳定。     

熔池停留时间对钛合金焊接气孔的影响

气孔是钛及钛合金最常见的焊接缺陷,占全部焊接缺陷的70%以上。国内外对此问题作了大量研究,取得不少进展,但许多问题尚待进一步研究和解决。众所周知,焊接规范对钛及钛合金焊接气孔有重要影     

旋转交变磁场和静磁场对Al-18%Si合金变质处理的影响

分别研究了旋转磁场和静磁场对过共晶Al-18％Si合金变质处理的影响。结果表明：变质处理后．不施加磁场的条件下，块状初晶Si偏聚在试样边缘处，试样中心处为共晶Si；施加旋转交变磁场的条件下，粗大的板条状初晶Si偏聚在试样边缘处，试样中心处为共晶Si；施加静磁场的条件下，在试样整个横断面上初晶Si都是细小的块状，且大小和分布均匀。     

表面张力对激光深熔焊熔池流动的影响

为研究激光深熔焊中表面张力对熔池流动行为及熔池形貌的影响,获得活性剂对Q235低碳钢和304L不锈钢焊缝截面形貌的影响规律. 基于有限元计算软件Fluent,计算分析了激光深熔焊时表面张力在改变熔池流动行为中的重要作用. 结果表明,未添加活性剂焊接时,熔池液态金属的表面张力温度系数为负,熔池表面熔融金属以匙孔为中心由内向外流动,焊缝横截面形貌宽且浅. 添加活性剂焊接后,表面张力温度系数为正值,在熔池表面形成了由外向内的反向流动,形成了窄且深的焊缝形貌. 随表面张力温度系数绝对值的增大,表面张力变大,流体流动速度增大.     

外加纵向磁场作用下的TIG焊接电弧

以单粒子理论假设为基础,详细阐述了外加纵向磁场在等离子体中的不均匀分布形态,以及这种不均匀磁场对TIG焊接电弧形状的影响,分析了电弧区的受力情况,建立了等离子体中带电粒子在这种非均匀磁场中的运动方程.由分析可知带电粒子在磁场作用下的运动轨迹是一条汇聚的螺旋线,且等离子弧外围的带电粒子的圆周运动的速度远大于弧柱中心的粒子运动速度.结果表明,在外加纵向磁场的作用下,TIG焊电弧发生了明显的收缩,激磁电流一定,激磁频率越高,电弧收缩越明显.     

外加磁场对焊接过程的影响

论述了外加磁场对焊接电弧形态、焊接熔池形状、焊缝显微镜组织、焊接缺陷、接头力学性能及残余应力的影响，并讨论了电磁作用下焊接技术的发展方向。     

下向MAG焊熔池在外加高频交变磁场下的自动成形控制

重力会造成下向MAG焊熔池失稳,影响焊缝成形性能。进行下向焊熔池力学行为以及熔池成形控制的分析与研究,提出利用电磁效应中电涡流力降低重力造成熔池失稳来模拟分析交变高频磁场、内部熔池电磁场、涡流场以及电涡流力对熔池的影响,并进行45°、90°下向焊试验,结果表明,高频交变磁场能够抑制熔池流淌,电涡流技术能够降低下向MAG焊熔池失稳。