等离子弧焊接过程数值模拟研究现状分析

等离子弧焊接过程数值模拟是研究等离子弧焊接机理和优化等离子弧焊接工艺参数的重要手段。以对小孔的处理方式作为分类依据,从未直接考虑小孔的PAW数理模型、假定小孔形状的PAW数理模型、计算追踪小孔边界的PAW数理模型、追踪小孔并直接考虑小孔作用的PAW数理模型四个方面综述了国内外等离子弧焊接过程数值模拟的研究进展。     

小孔等离子弧焊接能量分配及损失分析

通过公式计算对小孔等离子弧焊的等离子孤功率损失进行分析.等离子弧在焊接过程中的功率损失包括等离子弧通过喷嘴的功率损失、喷嘴出口到小孔的等离子弧功率损失、等离子弧穿过小孔的功率损失等.通过定量计算,研究了等离子弧在焊接过程中的功率损失以及在穿孔焊接过程中形成小孔所需要的等离子孤功率大小等问题.     

小孔等离子弧焊接热场的有限元分析

根据小孔等离子弧焊接的工艺特点，建立了相应的热源模型和焊接热场的分析模型。数值模拟结果表明，一般的双椭球体热源和三维锥体热源不能准确描述小孔等离子弧焊接热过程。提出了改进型的三维锥体热源模型，可以较准确地计算焊缝的正面和背面熔宽，但熔合线走向的计算精度仍较低。在此基础上，考虑等离子弧对熔池的热-力作用，建立了符合小孔形态的热源模型，对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元分析，计算出的小孔等离子弧焊缝形状与试验结果吻合良好。     

小孔等离子弧焊接热场瞬时演变过程的数值分析

根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的“挖掘”作用,提出了一种新的焊接热源模型（TPAW）,以描述和反映等离子弧作用下“倒喇叭”状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布．在此基础上,对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元计算,分析了引弧后熔池及周围温度场的瞬时演变过程．计算出的小孔等离子弧焊缝形状与实验结果基本吻合,达到准稳态的时间与实验测试值一致．     

焊接热过程和冶金过程

小孔等离子弧焊接热场的有限元分析；混流式水轮机转轮焊接过程数值模拟的特殊性分析；全焊接球阀生产中平板对焊试验温度场的计算；3mm LY12与10mm LF2搅拌摩擦焊温度场模拟分析比较；热功率正态分布时衰面热源的集中程度评价[俄]。     

小孔等离子弧焊接中小孔状态的传感技术研究

小孔等离子弧焊接是一种高能量密度的高效焊接方法。小孔的稳定性是影响小孔型等离子弧焊接过程稳定性和接头质量的重要因素。在焊接过程中及时获取表征熔池小孔特征行为的信息．就成为等离子弧焊接研究的前沿课题。介绍了小孔等离子弧焊接中小孔状态的传感检测原理，指出利用声音信号、电弧孤光强度、尾焰电压、熔池图像信号、多传感信息融合和等离子云导电性都能在一定条件下实现小孔状态的检测．并分析了这些传感方法的特点。     

基于小孔特征图像处理的变极性等离子弧焊接工艺研究

铝合金变极性等离子弧焊是一种新型高效的焊接方法。针对等离子弧对焊接工艺参数的变化比较敏感的问题,建立了视觉传感系统用于实时采集和处理小孔图像,通过大量的焊接工艺试验探讨了等离子弧焊工艺参数对小孔特征及焊缝成型的影响。结果表明,采用合理的焊接参数并结合背面小孔视觉特征,可以实现铝合金的穿孔型变极性等离子焊接,并能够稳定地控制焊接过程。     

等离子云信号检测与影响因素分析

在等离子弧焊接中采用无电源探针法可以检测等离子云，判断焊接小孔是否形成。根据等离子体鞘层理论，伸入等离子云中的探针表面将产生一负电位，称其为鞘层电压。采用探针检测等离子弧焊接中的等离子云，其检测信号与鞘层电压密切相关。由于鞘层电压大小与探针检测处等离子体温度和成分有关，因此，在检测过程中，探针位置、焊接速度和焊接电流等影响等离子云温度的因素是影响检测电压大小的主要原因。试验证明，同样的焊接条件，探针位置不同，检测信号差别很大，甚至可能检测不到等离子云的信号。不同的焊接工艺参数，对应有不同的最佳探针位置，在最佳探针检测位置可以获得最大的检测电压值。     

焊接热过程和冶金过程

铝合金电子束焊接温度场数值模拟，不锈钢激光焊温度场的建模与仿真，小孔等离子弧焊接热场瞬时演变过程的数值分析，基于APDL的双丝焊熔透热输入求解，高频焊管焊接温度观测器，摩擦堆焊过程中耗材热力过程数值模拟。[编者按]     

穿孔等离子弧焊接热场和流场的数值模拟

考虑熔池和小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接热过程的三维瞬态模型.采用焓孔隙度法处理了凝固熔化过程中相变潜热以及动量损耗问题.基于流体体积函数法（VOF）对小孔界面实施追踪.对等离子弧焊从小孔形成到穿孔的瞬态演变行为、熔池流场的动态变化过程进行了数值模拟.开展了穿孔等离子弧焊接试验,对数值模拟结果进行了试验验证.结...     

基于数学模型的等离子弧焊接动态热源分析

通过建立等离子弧焊接熔池的三维数学模型,并以小孔动态演变过程与热源模型之间的相互耦合作用为基础,研究熔池内部的传热和流动过程,并由此建立出热源的动态模型。小孔形状尺寸可以通过体积流函数法得到,同时可建立小孔形状与热源模型之间的耦合关系。得到等离子弧焊接的温度场、流场和小孔的动态演化规律后,实验验证了焊接横断面熔池形状尺寸和小孔的穿孔形状尺寸的理论结果。     

中国机械工程学会焊接学会第四届学术会议论文文摘选登(五)

铝合金等离子弧焊接的研究——反极性等离子弧小孔焊本文用反极性等离子弧对中厚度铝合金板单面焊反面自由成形进行了研究。设计了水冷铜电极等离子弧焊枪,研究了中等厚度铝合金板反极性(电极为正极)等离子弧小孔焊的特点、成形规范和各种工艺因素的影响。采用水冷铜电极的反接等离子弧小孔焊电弧稳定,能有效破除铝氧化膜,在焊缝边缘有很宽的阴极清理区,背面焊道也能良好成形。但为了得到不起皱的光滑背面焊道和防止气孔,需加背面保护。焊缝横断面形状与正极性等离子弧焊接不同,不是指状(或酒杯状),而是上下宽度较接近的腰鼓形。研究了铝合金反极性等离子弧小孔焊的主要焊接参数:电流、离子气流量、焊接速度间的相互关系,找出了小孔焊     

小孔等离子弧焊接质量控制的研究概况及发展

介绍了小孔等离子弧焊接质量控制的研究现状及发展情况,提出基于多传感信息融合的小孔等离子弧焊接质量监控及其过程机理研究的方法。     

穿孔型等离子弧焊接热-力耦合模型优化

K-PAW的焊接过程是等离子电弧对被焊工件热与力的耦合作用.文中基于FLUENT软件,依据流体动力学理论,对穿孔型等离子弧焊接过程熔池、流场和小孔进行了热-力耦合模型分析,提出了随穿孔深度增加,能量和电弧压力二次变化的计算优化模型,使维持小孔壁面稳定的力同时作用在小孔内部和物理边界上,初步实现了穿孔型等离子弧焊接从开始到穿透工件及穿孔后焊接过程的数值模拟.计算结果表明,焊接时间为0.25 s时,熔池已开始熔化并出现下凹变形,穿孔型等离子弧焊接穿孔时间为2.15 s,焊接3.00 s后小孔和熔池达到稳定状态,与试验测得的穿孔时间吻合良好,在穿孔动态过程中穿孔形态吻合良好,熔合线走势基本相同.另外,在平行于焊缝的截面上观察,熔池内部易出现逆时针环流.     

焊接工艺：熔焊

等离子弧焊接系统在不锈钢焊管生产中的应用；等离子弧-MIG电弧复合焊接时的电气影响[英]；销钉焊时电流极性的影响[英]；参数对脉冲埋弧焊过程动态仿真波形的影响；SA335 P91材料的埋弧焊。     

等离子弧焊接小孔行为检测方法概述

阐述了小孔型等离子弧焊接的工艺特点,解释了检测小孔行为的原因;详细介绍了目前小孔型等离子弧焊接过程中检测小孔行为的主要方法,并分析了各种方法的利弊;最后对这种先进的材料加工技术作出了展望。     

焊接工艺：熔焊

等离子弧焊对SiCp／6061复合材料颗粒分布的影响；低碳钢熔化极等离子弧焊接工艺；不锈钢活性剂等离子弧焊焊接电弧；焊剂带约束电弧焊接方法研究；焊条电弧焊时在低频热循环条件下焊接接头的组织和性能[俄].     

机械产品焊接过程中受控脉冲穿孔等离子弧焊接小孔动态行为分析

将视觉传感器应用于受控脉冲穿孔等离子弧焊接技术,检测小孔的动态行为,为调整机械产品的焊接工艺参数提供依据。结果表明:一个脉冲周期会对应产生一个小孔,每个小孔都依次经历了出现、长大、缩小和闭合,且小孔位置偏移量由刚穿孔时的最大逐渐变为闭合时的最小。     

熔焊

20093106小孔等离子弧焊接能量分配及损失分析/董晓强…//电焊机.-2008,38(12):77~79通过公式计算对小孔等离子弧焊的等离子弧功率损失进行分析。等离子弧在焊接过程中的功率损失包括等离子弧通过喷嘴的功率损失、喷嘴出口到小孔的等离子弧功率损失、等离子弧穿过小孔的功率损失等。通过定量计算,研究了等离子弧在焊接过程中的功率损失以及在穿孔焊接过程中形成小孔所需要的等离子弧功率大小等问题。图2参720093107空心螺柱旋弧焊接方法/王克鸿…//焊接学报.-2008,29(12):101~103,108基于纵向发散型磁场迫使电弧沿螺柱壁旋转的思路,提出了空心螺柱旋弧焊接新工艺。针对外径12mm、壁厚3mm的空心螺柱,实现了螺柱焊电弧绕螺柱四周壁的均匀旋转。焊接工艺试验表明,旋弧螺柱焊工艺参数明显大于同外径实心螺柱,焊接工艺有较大的规范窗口,但相对实心螺柱窗口变窄,最佳旋弧电流参数范围为1~2A,焊接时间为600~700ms,焊接电流为800~900A。接头性能检测表明,旋弧螺柱焊获得了饱满美观的螺柱焊成形,宏观组织检测未发现未熔合、夹渣、气孔等焊接缺陷,界面焊合率达到了100%,接头强度可保持在330...     

等离子弧焊小孔行为的反翘电压检测

在穿孔等离子弧焊接过程中,小孔稳定性对焊接过程的稳定和优质的焊缝成形是非常关键的。文中采用无源探针对由等离子弧梯度电压和等离子鞘层电压构成的等离子反翘(等离子云)电压进行检测。根据等离子鞘层理论,随等离子反翘长度和角度变化的反翘电压可以反映小孔的状态信息及其形成、坍塌过程。文中讨论了检测信号的特征,以及材料、探针位置、焊接电流,等离子气流等因素对检测信号的影响。试验证明,该方法可以有效的预测小孔信息和焊缝熔透情况。