熔滴冲击下MIG焊接熔池的计算机模拟

本文结合ＭＩＧ焊过程熔滴与熔池作用的特点，建立了熔滴冲击下三维运动ＭＩＧ焊接熔池中流体流动及传热过程的数值分析模型，该模型全面地考虑了熔滴过渡带入熔池的热量，动量和熔池产生的表面变形，成功地模拟了ＭＩＧ焊接熔池流场，热场及表面变形。     

熔滴热焓量分布模式对熔池流场的影响

通过对熔滴过渡工过程的能量和动量分析,建立了熔滴热焓量在表面变形熔池内部的分布模式,以此为基础采用数值模拟技术研究了熔通过渡类型和表面活性元素对ＭＩＧ焊接熔池流场的影响,揭示了溶滴过渡类型和表面活性元素与ＨＩＧ焊接熔池流场的相互影响规律,并对计算模型的可靠性进行了实验验证。     

熔滴冲击力对MIG焊接熔池表面形状的影响

建立了熔化极惰性气体保护电弧焊焊接熔池流场与热场的数值分析模型，分析了熔滴冲击力对ＭＩＧ焊接熔池表面形状的影响规律，提出了计算焊缝余高部分和熔池几何参数的算法。定量分析了熔滴到达熔池表面时，其冲击力对焊缝和熔池形状的影响。低碳钢平板ＭＩＧ堆焊工艺试验结果表明，计算值与测试值吻合。     

TIG焊接熔透熔池的数学模型

根据流体力学理论和变分法原理，推导出了熔透情况下ＴＩＧ焊接熔池上表面和下表面变形的方程，建立了ＴＩＧ焊接熔透熔池流场与热场的数值分析模型，采用非正交贴体曲线坐标系成功地处理了熔池表面的曲面边界，将熔透情况下熔池上下表面变形的计算，与熔池流场与热场的计算相结合，不仅较好地计算出熔池的流场与热场，同时求得了焊接熔池的上下表面变形。焊接工艺试验表明，根据该模型计算的焊缝成形与试验测试结果吻合程度良好。     

脉冲MIG／MAG焊接自适应模糊控制系统的研究

脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡的控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研究课题。本文首次提出自适应模糊控制方案对脉冲ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔滴过渡进行在线实时控制，建立了以全数字控制ＩＧＢＴ逆变弧焊电源为核心的自适应模糊控制系统，对自适应模糊控制系统进行了设计和８０９８单片微机程序控制。最后，对自适应模糊控制系统进行了应用研究，试验结果表明，达到了设计要求。     

日本铝合金车体熔化极氩弧焊设备及工艺

着重介绍日本铝合金车辆ＭＩＧ焊接工艺及设备。晶体管控制ＭＩＧ焊电源输出波形为方波脉冲，可实现与脉冲电流同步１滴／１脉冲熔滴过渡。即使焊接电流发生变化，在１次脉冲里过渡的熔滴大小仍基本相同。目前晶体管逆变控制式脉冲ＭＩＧ焊机日益广泛。 傅有晶体管为主，今后使用ＩＧＢＴ会逐渐多。为适应高性能化和减少部件数，趋向使用微处理机，模糊控制方式会日益得到应用。     

焊接热输入对HQ130钢焊接热影响区组织硬度的影响

ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分,本文以作者提出的焊接热输入分布模型为基础,建立了熔流场和温度场的数值分析模型,采用数值模拟技术研究了焊接热输入对ＨＱ１３０钢焊接热影响区（ＨＡＺ）组织和硬度的影响规律,给出了不同焊接热输入时ＨＡＺ不同部位奥氏体晶粒尺寸及组织和硬度的计算结果,实验表明,ＨＱ１３０钢焊接热循环及ＨＡＺ组织,硬度的计算值和值吻合良好。     

电弧热流分布模式对GMAW焊接温度场的影响

提出了ＧＭＡＷ熔池表面产生较大变形时的电弧热流分布模式,以此为基础并考虑熔滴过渡过程及焊缝余高,建立了焊接温度场的数值分析模型,通过数值模拟,定量分析了焊接工艺参数－ＧＭＡＷ熔池表面变形－电弧热流分布－熔池形态及其温度是之间的相互影响。焊接工艺试验结果,与高斯热源模型相比,采用本文给出的ＧＭＡＷ电弧热液分布模型的计算结果更符合实际。     

MIG(MAG)脉冲焊熔滴的过渡行为

利用微机控制脉冲电源，配合高速摄影，研究了脉冲ＭＩＧ焊各种熔滴过渡形式的过渡行为及其对焊缝成形的影响，研究结果表明，一个脉冲可以过渡多滴，一滴，或多个脉冲过渡一滴，不同熔滴过渡形式，熔滴的体积，速度及冲量参量都不一样，对焊接过程及焊缝成形也有影响，只有一脉冲一滴在基值电流期间过渡是最佳的熔滴过渡形式。     

脉冲双丝GMAW熔滴过渡过程中熔池波动行为数值分析

研究了脉冲双丝GMAW过程中熔池自由表面受周期性熔滴冲击引起的动态波动行为. 根据二维波动理论建立了熔池液面受迫振动以及由此产生的二维波动行为的瞬态数学模型,推导出控制微分方程,给出了相应的初始条件和边界条件并编制程序进行了数值分析. 得到了熔池自由表面的位移和振动速度分布规律、不同熔滴过渡条件下熔池自由表面的瞬时波动规律及焊接过程中表面波动所引起的干涉现象. 结果表明,表面波主要起源于前丝、后丝中心附近,导致熔池表面有较强的凹陷. 选用直径1.0 mm的焊丝可以减小熔池表面波动,防止出现较粗的焊缝波纹;当熔滴过渡频率为1 000 Hz时,容易出现焊接波纹粗大、咬边等缺陷,波动干涉随熔滴过渡频率减小而减小. 文中的工作能够为脉冲双丝GMAW的工业化生产和焊接工艺参数的优化提供基础数据和理论指导.     

Study of Inconel 718 weldability using MIG CMT process

Abstract

This work investigates the weldability of Inconel 718 using the metal inert gas (MIG) welding process called ‘cold metal transfer’. This arc welding process is reported for working with a lower heat input compared to other arc processes. The consequences are less base metal impaired, low deformation and low residual stress level in assembly. In order to check these abilities, metallographic, texture, chemical and residual stress analyses have been carried out. Results show that MIG cold metal transfer has good properties for the welding of Inconel 718 inasmuch as no defect has been detected and a lower level of residual stresses has been introduced in metal compared to classic MIG.     

基于改进热源模型的铝合金MIG焊数值分析

采用CMOS高速摄像机检测和分析铝合金熔化极气体保护焊(MIG焊)熔滴过渡行为,确定MIG焊熔滴的过渡频率和速度.在理论分析MIG焊热源特性、热作用模式以及焊缝形貌前提下,从宏观焊接热过程出发,提出并开发了适用于MIG焊的组合体积热源分布模式,MIG焊电弧被处理描述为经典的双椭球体热源模型,熔滴能量作用模式被表示成均匀球体热源模型.同时,在均匀球体热源模型中加入了熔滴热能和动能,实现了熔滴对MIG焊熔池冲击作用的影响.基于上述热源模型,建立了铝合金MIG焊温度场有限元模型,对厚板铝合金MIG焊温度场进行了模拟.结果表明,模拟获取的焊缝熔合线走势及形貌和实际焊接结果相吻合,证明开发的热源模型能够准确描述MIG焊指状熔深特性和热传导过程.     

NUMERICAL ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL FLUID FLOW AND HEAT TRANSFER IN TIG WELD POOL WITH FULL PENETRATION

KEY WORDS TIG weld pool,full penetration,fluid flow,heat transfer,numericalanalysis     

镀锌板单旁路耦合电弧GMAW高速焊接方法

为了解决镀锌板上锌层易受热烧损,无法使用大电流MIG焊接方法进行高速焊接的问题,采用了一种低热输入高效率的焊接方法——单旁路耦合电弧GMAW(DE-GMAW)用于镀锌板的焊接。搭建了该焊接方法的试验平台,对镀锌板堆焊和搭接接头的高速焊接方法进行试验研究。结果表明,通过调整旁路电流值,单旁路耦合电弧GMAW方法降低了镀锌板上的焊接热输入,并可以在大电流和高焊速的条件下实现镀锌板堆焊和搭接接头的焊接,所得焊缝成形良好,母材变形小,焊接过程稳定无飞溅。焊后镀锌层的烧损与同等热输入条件下的普通MIG焊相比明显降低,保证了镀锌板焊后的耐腐蚀性能。     

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。     

高强铝合金的MIG以及激光MIG焊接工艺对比

以20 mm厚的2519-T87高强铝合金为研究对象,研究了熔化极惰性气体保护焊 (MIG焊)和CO2激光-MIG复合焊的焊接效率、组织以及力学性能之间的区别.结果表明,激光-MIG复合焊的焊接效率是MIG焊的5倍,焊接熔深更大,接头的抗拉强度也提高到母材的70%以上,而MIG焊接头抗拉强度仅仅只有母材的60%左右.由于复合焊的热输入比较小,而且熔池的熔融金属的流动情况以及温度梯度与MIG焊有很大的不同,复合焊的焊缝组织比MIG焊的更加细小,接头处的也没有发现MIG焊接头中出现的等轴晶区.