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。     

三维静态锥体热源穿孔等离子弧焊接熔池的数值模拟

采用三维静态锥体热源对穿孔等离子弧焊接过程进行数值模拟.研究了三维锥体热源作用下焊接熔池流体流场、熔池内金属的流动方式以及熔池流体运动速度的变化.并与高斯热源条件下的模拟结果做比较.最后进行PAW焊接工艺试验,通过测量尾焰信号及焊缝尺寸等判断焊接熔池特征,将理论计算结果与试验测量值进行比较.     

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。     

等离子弧焊熔池数值模拟的研究现状

以等离子弧焊熔池为对象,简述了等离子弧焊接数值模拟的发展历程,概括了近年来等离子弧焊接电弧及熔池数值模拟领域的发展情况,分析了现有数学模型中存在的问题。     

等离子-MIG焊接起弧过程

采用Paschen定律对电弧空间内不同起弧路径上的击穿电压进行了计算,分析等离子-MIG双电弧焊接时的起弧过程,研究了击穿长度和温度对起弧过程的共同作用;成功地解释了等离子电弧借助MIG电弧提供的导电通道引燃的过程.结果表明,在分析电弧空间各不同路径上最小击穿电压时,除了要考虑击穿间隙的大小外,还必须考虑到温度的分布和保护气氛的种类.Paschen定律可以对这几个因素的共同影响进行分析,从而有效地预测了后引燃电弧的起弧路径,这种方法也可以推广到其它双电弧焊接方法.通过高速摄像拍摄,对实际的起弧过程进行了分析,验证了计算的结果.     

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...     

穿孔等离子弧焊接熔池流动和传热过程的数值模拟

考虑熔池与小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接三维瞬态熔池流体流动和传热过程的数学模型.采用流体体积函数法追踪小孔的形状与尺寸,利用焓-孔隙度法处理凝固熔化过程中的相变潜热以及动量损耗问题.针对穿孔等离子弧焊接的工艺特点,建立了随小孔深度动态调整的组合式体积热源模式.对8 mm板厚的不锈钢工件进行了穿孔焊接工艺实验和数值模拟,获得了等离子弧焊接过程中熔池出现、小孔形成、流场与温度场演变、工件熔透与穿孔等动态过程的基础数据,展示了小孔穿孔前后熔池流体流动规律.工件背面小孔形状尺寸以及焊缝横断面的数值模拟结果与实验测试结果基本吻合.     

谈谈等离子弧电极

等离子弧发生器是等离子弧焊接和切割的主要部件。其中关键的零件是喷嘴和电极,它直接关系到等离子弧的产生、稳定、压缩、刚度、电流密度等工艺性能。可以说,喷嘴和电极是电能转换为热能的“关口”。本文着重谈谈“电极”的材料、性能和发展状况。等离子弧发生器的电极担负着热电子的发射任务,要求电极材料熔点高,电子     

固定电弧等离子弧焊接热传导的数值计算

针对固定电弧等离子弧焊接过程建立了二维稳态热传导模型 ,在模型中考虑了工件表面与周围环境换热及辐射散热对整个焊接热过程的影响 ,并且将焊接电流在流经工件时产生的焦耳热作为热能方程的源项进行计算。针对所建立的模型 ,采用大型商业软件PHOENICS(Parabolichyperbolicorellipticnumericalintegrationcodeseries)对工件中的温度场以及电流密度的分布进行了计算。采用该软件对焊接热过程进行数值模拟 ,可以很方便地对求解变量和边界条件进行操作 ,显著提高了效率。比较结果显示 ,计算结果与实际测量结果吻合良好     

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。     

等离子弧焊接小孔形状和穿孔过程的数值分析

根据小孔壁面上的力学平衡条件,建立了穿孔等离子弧焊(PAW)的小孔模型.利用该模型,对6 mm厚不锈钢板PAW准稳态小孔的形成过程进行了数值计算,得到了不同工艺参数下准稳态小孔的形状和尺寸.根据达到准稳态时小孔壁面的受力状态,对PAW过程中小孔从盲孔到穿孔的转变机制进行了探讨,分析计算了小孔壁面上各区域的作用力大小.随...     

等离子弧堆焊层的组织与性能的磁场控制

在对两种铁基合金（Fe5和Fe3）进行等离子弧堆焊过程中加入纵向直流磁场来控制堆焊层的硬质相形态及分布，并对两种堆焊层进行了硬度、磨损试验，显微组织及X射线衍射分析，对两种粉末的堆焊层的组织性能进行研究。结果表明，施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好；磁场电流为3A时的堆焊层性能最佳；合金堆焊层的显微组织α、γ固溶体被充分细化，并获得理想的硬质相Cr7C3，CrB等。     

双弧焊接工艺研究现状及发展

综合介绍了单面双弧、复合双弧、双面双弧等焊接工艺的最新发展，并就各自的焊接工艺的特点、应用情况以及发展前景进行了分析与总结。     

DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究

通过大量的工艺实验,找出了DE-GMAW双焊枪组合的匹配参数,测试了焊接电流波形,拍摄了熔滴过渡图像,并获得了无成型缺陷的焊缝照片.基于实验结果解释了高速焊接工艺的机理.建立了适用于DE-GMAW焊接工艺的有限元模型,并对该工艺条件下的温度场、应力-应变场进行了数值模拟.结果表明:计算出的DE-GMAW焊缝横断面形状尺寸与实验结果吻合良好;在通过焊丝的总电流相同时,DE-GMAW焊接时焊缝尺寸、热影响区宽度、应力、应变及变形均小于常规GMAW焊时的结果.这为DE-GMAW焊接工艺参数优化提供了基础数据.     

汽提塔钛板衬里的等离子弧焊接

通过对工业纯钛的等离子弧的焊接工艺介绍，分析了钛的焊接要点，提出了钛在焊接时熔池和焊接区的保护措施，并从保护装置和喷嘴形式上做了改进，从而在合理的规范参数下获得满意的接头质量。     

COMPUTERIZED SIMULATION AND EXPERIMENTAL RESEARCH ON SOFT-SWITCHING ARC WELDING INVERTER POWER SOURCE

1.Arcweldinginverterhasbecomethefocusinthefieldofweldingpowerso~e,becauseofitssmallvolUIne,lightweight,goodconndingperfonnanceandaptnessforreal--timecontrollingofweldingprocess.HoWeVer,beingasophisticatedpowerelectIDnicdevice,theweldinginvertercanhaullybedevelopedusingconventionaltrial--and--failmethod.Besidesthelargehumanandmaterialresourcesandconsiderablebine,therearePchemsthatareinsolVable.ThisisespeciallytrUefortherecentlydevelopedsoftswitchingpowersources,inwhichseveralworkingmodesexi…     

氧乙炔火焰和等离子弧喷焊合金涂层的组织和耐腐蚀磨损性能

研究了用氧乙炔火焰和等离子弧喷焊两种方法在16Mn钢基材表面制备的自熔性铁基合金涂层和镍基合金涂层的显微组织、相组成、硬度和不同腐蚀介质下的腐蚀磨损性能．发现两种合金涂层组织都具有枝晶生长特征。枝晶间存在细小的共晶组织，涂层均由γ固溶体和多种共晶化合物相所组成；铁基合金涂层枝晶发达，镍基合金涂层枝晶细小；涂层硬度越高，其耐磨性越好．几种涂层的硬度和耐磨性由高到低的顺序为：HNi60→DFe55→DNi60→HFe55．合金涂层在酸碱腐蚀介质中的耐磨性与在中性水中的耐磨性相比都降低,在酸性腐蚀介质中更差．     

短路过渡CO2焊电弧能量的检测与分析

为了分析短路过渡电弧的焊接过程和探讨电弧能量对焊接稳定性的影响,设计了短路过渡电弧电参数检测系统.采用该系统对两种波控条件下的短路过渡CO2焊的电弧电压和焊接电流进行检测,并采用Matlab软件对这两种电弧短路阶段和燃弧阶段的能量分布进行统计分析.结果表明:在短路过渡CO2焊过程中,短路阶段这两种波控电弧的能量都较小,能量控制影响飞溅和焊缝外观,而在燃弧阶段分阶段控制能量有利于提高焊接过程的稳定性,改善焊缝成形.     

TIG焊和PAW焊中活性剂对焊缝熔深的影响

针对常规TIG焊生产效率低、熔深小等问题，研究了TIG焊和PAW焊中应用活性剂对焊缝熔深的影响。结果表明，应用活性剂后，在同样的参数下，同传统TIG相比，活性剂能够大幅度提高不锈钢、铝合金和钛合金的焊缝熔深。对于PAW焊，熔深也有增加，但是增加的幅度不如TIG效果明显，但对焊缝成形有很好的改善。同时，活性剂对铝合金焊接背面能够起到保护作用。对于钛合金，活性剂除了增加焊缝的熔深外，还能够大幅度地消减焊缝产生的气孔。