TIG焊熔池形貌演变的数值模拟

利用Gauss热源模型,建立了定点热源作用下的二维瞬态焊接熔池数学模型,模拟了AISI304不锈钢TIG焊过程,得到不同硫含量下温度场和速度场分布图.硫含量的变化导致熔池表面张力引起的Marangoni对流方向发生变化,从而获得不同形貌的焊缝.模拟结果与试验结果基本吻合.     

双脉冲TIG焊熔池数值分析

建立了双脉冲电流下TIG焊熔池的三维非稳态数学模型,通过选择合适的边界条件和热物性参数,强烈耦合控制方程组对双脉冲TIG焊熔池进行数值分析,得到了周期性变化的焊接熔池温度场、流场等分布情况,熔宽、熔深的尺寸大小在周期内的变化规律.结果表明,在双脉冲电流作用下的熔池尺寸大于在平均电流作用下的尺寸,有效的增大了焊接熔池尺寸;熔池尺寸随电流的变化具有一定的滞后性,且在高能脉冲作用时的滞后性较强;在双脉冲电流作用下的熔池内部具有更大的流速,其搅拌作用更强.     

TIG焊熔池在阶跃参数下的数值分析

建立了恒流作用下TIG焊熔池的非稳态三维数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和热物理性能参数,强烈耦合控制方程组得到焊接熔池温度场、流场等的变化规律,针对熔池尺寸及相对于熔池中心等距点的温度,分析了在不同焊接工艺参数阶跃下的变化规律.结果表明,随着焊接大电流向小电流的阶跃,熔池的尺寸及内部的流速都有一定程度的减小,随着电弧电压、焊接速度、工件板厚和板宽的阶跃,其变化都具有一定的滞后性,通过各种调整焊接工艺参数均可以达到调节熔池尺寸的效果.     

多电弧埋弧焊共熔池温度场动态数值模拟

在分析焊接过程中的能量方程、边界条件和焊接热源分布模型的基础上,建立双电弧运动作用下埋弧焊熔池的温度场数学模型,采用有限元方法计算与分析了不同焊接速度、焊接电压对双电弧埋弧焊熔池温度场分布的影响规律,得出了不同焊接速度、焊接电压参数下对应的熔池形态特征,为双电弧焊高速埋弧焊过程焊缝成形因素分析及工艺优化提供了基础.     

凝固过程微熔池温度场数值模拟及分析

采用数值模拟软件对微米和毫米尺度微熔池凝固过程中的温度场进行了模拟,探究了微熔池凝固过程中温度场和固相的变化规律,并对比了20μm和20 mm熔池凝固过程中温度场和固相变化的异同.结果表明,20μm、30μm和40μm熔池的温度降低到固相线温度用时分别为7.2 ms、11.1 ms和14.3 ms,平均速率分别为241...     

未熔透熔池液面三维形态的数值模拟

对脉冲TIG焊未熔透型熔池在脉冲峰－基转换期间熔池三维形态变化行为进行了定性的分析,并从力和能量角度建立了未熔透熔池液面形态的数学模型。采用Surface Evolver软件进行了数值模拟,并利用实际试验结果对该模型进行了修正,修正过的未熔透型熔池模型为今后定量、系统地模拟多种条件下未熔透型熔池中各液面的形态规律,以此建立熔池上液面的特征量与熔深的对应关系,这种特征量和对应关系为今后的熔透控制的实现奠定了基础。     

电弧力对TIG焊接熔池液面形态影响的数值模拟

在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响.得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随电弧力大小变化的规律.结果表明,在熔池形状一定时(正面、背面熔化区域半径和板厚一定),电弧力的作用深度增加会引起熔池上、下液面和固液面的表面积均增加,其中电弧力的大小对TIG焊接熔池的上液面影响程度大于下液面.这些分析结果为探讨TIG焊接熔池的各类问题提供了基础.     

等离子弧-MIG焊双电弧作用下的焊接熔池形态分析

针对等离子弧-MIG焊焊接过程中双电弧共同作用的情况，利用有限元分析软件计算了铝合金焊接熔池的形状和温度场形态，并利用实测的熔池形状和尺寸对计算结果进行了修正和标定，为实际焊接生产提供了依据。     

不预热情况下的紫铜TIG焊熔池温度场的数值模拟

焊接过程是一个迅速而又极不均匀的物理化学冶金过程,焊接熔池一直是焊接模拟的一个重要领域.根据能量守恒的基本原理和钨极氩弧焊(TIG)工艺的特点,建立了运动电弧作用下紫铜非稳态TIG焊接熔池形态的数值分析模型,分析中引入了热焓的概念和表面双椭圆分布的热源模型,较好地满足了TIG焊接数值模拟的要求.在不预热的情况下采用Ar N2对厚壁紫铜进行了TIG焊接的研究,并在不同工艺参数下将试验值与计算值进行了比较.结果表明,计算的结果与实际测量的结果较为吻合,证明了模型的可靠性和正确性.     

脉冲电流作用下TIG焊接熔池行为的数值模拟

建立了脉冲焊接熔池行为的数值分析模型,分析了脉冲电流对ＴＩＧ焊接熔池流场,热场及熔池形状的影响规律。计算结果表明：熔池体积对电流的脉冲作用较敏感;脉冲ＴＩＧ焊接熔池内流体流动的主要驱动力是表面张力梯度。溶池中的流场随电流作周期性变化。     

Modeling transient fluid flow and heat transfer phenothena in stationary pulsed current TIG weld pool

ＭｏｄｅｌｉｎｇｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｕｉｄｆｌｏｗａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｈｅｎｏｔｈｅｎａｉｎｓｔａｔｉｏｎａｒｙｐｕｌｓｅｄｃｕｒｒｅｎｔＴＩＧｗｅｌｄｐｏｏｌ￥ＺｈｅｎｇＷｅｉ；ＷｕＣｈｕａｎｓｏｎｇａｎｄＷｕＬｉｎ（ＨａｒｂｉｎＩｎ...     

TIG焊接过程计算机模拟的现状及发展

焊接电弧和熔池是焊接过程中的两大组成部分，笔者以TIG焊接过程为对象，讨论了TIG焊接电弧和熔池计算机模拟的现状，分析了模拟过程中存在的问题，并指出将焊接电弧和熔池动态结合起来进行分析和研究是未来焊接过程模拟的发展方向。     

双层气流保护TIG焊接方法

介绍了一种双层气流保护TIG焊接方法,它适用于TIG焊接过程,解决现有普通TIG焊接熔池深度较浅和混合气体保护下钨极易氧化烧损的问题.该焊接方法将传统单一气体通道的TIG焊枪改造设计为双层气体通道,内层气体为纯惰性气体,保护电极,外层为惰性气体和活性气体的混合气体,向熔池过渡活性组元,改变熔池传热对流模式,增加熔池深度.结果表明,双层气流保护TIG焊接方法可使TIG焊熔池深宽比较普通弧焊深宽比增加2～3倍,同时避免了钨极氧化烧损,延长使用寿命.     

Mathematical model and simulation of partial penetrated weld pool

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｓｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗｅｌｄｐｏｏｌｉｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆａｃｔｏｒｓａｒｅｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄ .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｉｓｗｈｅｔｈｅｒａｎｄｈｏｗｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗｅｌｄｐｏｏｌ.Ｔｈｅｉｄｅａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒａｂ…     

火箭贮箱侧壁法兰结构TIG焊接变形仿真与顺序优化

文中针对火箭贮箱侧壁法兰结构TIG焊接的变形情况开展有限元分析,建立2A14铝合金贮箱侧壁法兰结构TIG焊接有限元模型,采用双椭球模型模拟马鞍形焊缝的焊接热输入情况,并根据焊接过程温度检测结果及焊缝宏观形貌校核热源模型,重点探究焊接起始位置、焊接顺序对关键部位（焊缝、密封槽）焊接变形的影响。模拟结果表明,焊后变形主要集中在焊缝区域,密封槽变形较小;焊缝与密封槽的焊接变形分布趋势相近,均在B（B'）点出现变形峰值。此外,与改变焊接起点相比,改变焊接顺序对焊接变形的影响更为显著。贮箱侧壁法兰结构焊接顺序优化结果显示,在盖面反向焊（方案四）下,焊接变形分布较为均匀,焊缝和密封槽焊接变形最小。在这种情况下,焊缝最大变形量为1.022 mm,密封槽最大变形量为0.505 mm。     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

熔透情况下三维TIG焊接熔池流场与热场的数值分析

建立了熔透情况下三维运动TIG焊接熔池中流体动力学状态及传热过程的数值分析模型。该模型考虑了试件全熔透情况下液态金属熔池表面的变形。采用贴体曲线坐标系处理熔池曲面,利用SIMPLER方法对不锈钢焊接试件熔池中的流场与热场进行了数值分析,并进行了焊接工艺试验对模型加以验证。结果表明,根据该模型得出的计算结果与实验值吻合情况良好。     

连续行走脉冲TIG焊熔池谐振法熔透控制

熔池振荡频率与熔池尺寸之间的良好对应关系,可以用于进行熔池尺寸检测及熔透控制,但在快速行走焊接时难度很大。本文在恒定直流之上叠加定频率正弦波电流做为脉冲焊接电流激振熔池,在连续行走焊接时,通过电弧电压检测熔池振荡即熔池尺寸。在脉冲电流作用期间,随着熔池尺寸的增长,当熔池自身固有振荡频率与焊接电流正弦波频率一致时,熔池产生谐振,从电弧电压中检测到谐振特征变化信号,该信号的强度,稳定性,重复性及与熔池