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.     

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.     

间歇交变纵向磁场对焊接熔池流体流动的影响

以焊接熔池为研究对象,建立移动热源作用下焊接熔池的三维数学模型。利用FLUENT软件模拟了间歇交变纵向磁场作用下镁合金焊接熔池液态金属的速度场分布。模拟结果表明,在间歇交变纵向磁场作用下,焊接熔池表面的速度场在熔池两侧呈不对称分布,熔池中液态金属间歇式正反向旋转,冲刷熔池两侧池壁。     

5056铝合金稳恒磁控激光深熔焊接过程熔池流动与传热行为分析

针对外加稳恒磁场条件下6 mm厚度5056铝合金激光深熔焊接过程,建立了热场—流场—电磁场耦合熔池瞬态动力学数值模型,求解了特定时刻温度场、速度场与电磁场分布,建立了熔池沿不同方向的Peclet数模型,分析了不同磁场感应强度对熔池流动与传热行为的影响.结果表明,稳恒磁场条件下熔池中产生显著的哈特曼效应,表现为液态金属M...     

基于CFD数学模型的电磁搅拌技术对铝合金激光焊填丝元素分布的影响及计算机分析

铝合金激光焊接中,采用外加电磁场,操纵感应体积力引起液相金属流动,从而模拟含硅填料的元素分布。为了对熔池内部液体动力学过程有更深刻的认识,通过一个CFD模型借助计算机模拟熔体流动。本研究的主要内容是,不同频率外加磁场作用下,将填丝元素分布模拟结果与相同参数下的实验结果进行对比。结果表明,两种情况下,填料合金元素分布呈空间周期性。根据CFD模型可知,周期性感应电磁体积力引起了熔融流体的调制,从而导致填料元素分布的变化。     

外加电磁场辅助焊接技术的研究现状

外加电磁场辅助焊接是近年来新兴的技术手段,以非接触的方式作用于焊接过程,可以通过电磁力影响熔池流动、电弧形态及熔滴过渡行为等方式提高焊缝性能及生产效率、改善焊缝成形及组织结晶。分析总结了国内外学者利用不同类型外加电磁场对熔池流场、焊接电弧和熔滴过渡的影响,其中主要包括外加横向磁场、外加纵向磁场、外加尖角磁场等;但是由于外加电磁作用下电弧熔积成形的物理过程极其复杂,焊接过程中热、力和电磁等物理场作用机理尚未分析透彻,深入的理论和数值研究成为迫切需要。     

外加磁场对镁合金焊接接头疲劳性能的影响

在镁合金TIG焊焊接过程中引入外加纵向磁场,通过对其焊接接头的疲劳试验、断口分析和显微组织观测,研究了外加磁场对焊接接头疲劳寿命的影响规律及作用机理.结果表明,外加磁场与电弧、溶池中的导电粒子相互作用产生电磁搅拌,改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传热和传质过程,从而改变晶粒的结晶方向,细化一次组织,球化净化杂质,减少偏析,提高接头的力学性能和疲劳性能.外加磁场状态下焊接接头的疲劳寿命高于无磁场下的疲劳寿命,达到母材的90%.     

抑制高速GMAW驼峰焊道的外加磁场数值分析

当熔化极气体保护焊的焊接速度高于一定临界值时,会出现驼峰焊道成形缺陷.为防止驼峰焊道的出现,通过外加磁场与熔池中的焊接电流相互作用,产生指向熔池前方的电磁力,抑制熔池中后向液体流的动量从而抑制驼峰的产生.通过建立焊前工件上外加磁场的三维模型,计算了工件上的外加电磁场分布.提出热-磁耦合分析方法,实现焊接过程中熔池内外加电磁场的数值计算.结果表明,高速焊过程中,外加磁场主要以横向磁场分布在熔池区;焊丝与磁极间的距离会显著改变熔池内外加横向磁场的分布.     

外加磁场对AZ31镁合金焊接接头组织性能的影响

在对5mm厚的AZ31镁合金板进行GTAW焊接的过程中,外加纵向交流磁场,研究了磁场对焊接接头的力学性能和显微组织的影响,并探讨了磁场的作用机理。结果表明:外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,不仅可以细化晶粒,使焊接接头的抗拉强度、硬度得到改善,还可以净化熔池中液态镁合金(使杂质球化并弥散分布),此外磁场的引入还可降低镁合金焊接热裂纹的敏感性,抑制热裂纹的产生。     

磁场参数对AZ31焊接接头组织和性能的影响

对5 mm厚的AZ31镁板进行GTAW焊接的过程中,外加纵向交流磁场.通过对接头力学性能和显微组织分析,研究磁场参数对AZ31焊接接头组织和性能的影响规律,并墩磁场作用机理进行研究.结果表明,外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善,同时磁场的电磁搅拌作用可以净化熔池中液态镁合金(使杂质球化并弥散分布),促进气泡上浮,降低镁合金焊接热裂纹敏感性,抑制热裂纹产生.     

磁场下镁合金A-TIG接头成形性及显微组织分析

在对5 mm厚的AZ31B镁合金板材进行A-TIG焊焊接过程中引入外加纵向磁场,试验所用的活性剂是以氧化物为基的活性剂,试验中改变磁场参数,对焊接接头的成形性、组织及性能进行试验和检测,研究磁场参数对镁合金A-TIG焊过程的影响规律.结果表明,活性剂及磁场共同作用可以改善焊接接头的成形性和组织形态,在磁场频率为10 Hz,磁场电流为2 A时,焊接接头的成形系数和性能得到了最佳值,此时成形系数为2.304,硬度为980.98 MPa;外加磁场通过电磁搅拌作用与活性剂相结合,改变了熔池的流行形态,使金属液由四周向中心流动并伴有搅拌,进而使焊缝熔深增大的同时细化组织,改善接头力学性能.     

非磁性合金激光焊旋转磁场搅拌机理

详细地研究了激光焊非磁性材料时,熔池液态金属的电磁搅拌机理;探讨了旋转磁场对激光焊接Al-12Si合金显微组织的影响.结果表明,尽管激光束既无磁性又非导体,Al-12Si合金为非磁性材料,但旋转磁场能改变液态Al-12Si合金的运动状态,产生磁搅拌作用,细化晶粒、消除焊接缺陷.对于激光焊,旋转磁场切割焊接熔池中的液态金属,液态金属中产生感生电流,带电的液态金属受到电磁力的作用使熔池中液态金属产生旋转运动.磁场的旋转速率越高,液态金属受到的电磁搅拌作用力越强.     

外加横向磁场对高速GMAW焊缝成形的影响

对于高速熔化极气体保护焊接（GMAW）过程,当焊接速度超过临界值后,会出现驼峰焊道,焊缝成形变差.研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因.研发了外加横向磁场发生装置,通过产生的电磁力来抑制后向液体流的动量,从而抑制驼峰焊道的形成.应用特斯拉计测试和考察了工件上磁感应强度大小及分布的影响因素.通过开展焊接工艺试验分析了不同强度的外加磁场作用下的焊缝成形规律.结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度.     

激光-等离子弧复合焊接熔池流动和传热的数值分析

建立了激光-等离子弧复合焊接过程中液相区、糊状区和固相区的统一模型,在模型中同时考虑了表面张力、热浮力和电磁力的作用,通过数值计算得到了熔池的速度场和温度场,重点研究了电磁力对熔池流动和传热的影响。结果表明,在熔池形成的初始阶段,表面张力对熔池中的对流和传热起主要作用,而电磁力的作用受到抑制,随着熔深增加,电磁力作用增强并引起涡旋,导致熔深和下表面熔宽增加。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与实际相符合。     

激光-等离子弧复合焊接熔池流动和传热的数值分析

建立了激光一等离子弧复合焊接过程中液相区、糊状区和固相区的统一模型，在模型中同时考虑了表面张力、热浮力和电磁力的作用，通过数值计算得到了熔池的速度场和温度场，重点研究了电磁力对熔池流动和传热的影响。结果表明，在熔池形成的初始阶段，表面张力对熔池中的对流和传热起主要作用，而电磁力的作用受到抑制，随着熔深增加，电磁力作用增强并引起涡旋，导致熔深和下表面熔宽增加。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与实际相符合。     

AZ91D镁合金真空电子束深熔焊接熔池气泡流数值模拟

针对AZ91D镁合金焊接熔池的气—液两相流系统,在质量守恒和动量守恒的基础上,建立了真空电子束焊接熔池二维气泡流数学模型,模拟计算了熔池中的气相分布、气泡流流动现象,分析了对空腔型缺陷形成、分布的实际影响.结果表明,完全穿透型焊缝熔池中的气体逸出可能性大大高于非穿透型焊缝,使其出现空腔型缺陷的几率在一定程度上低于非穿透型焊缝.典型空腔型缺陷的形成过程与电子束焊特有的深熔焊缝熔池中气泡流的流型及其流动特征有密切关系.较高的液相对流速度更有利于熔池中气体的逸出,从而使焊缝最终的含气率较低.