等离子弧表面淬火温度场数值模拟精度分析

用ANSYS软件建立了等离子弧表面淬火的有限元模型并模拟了等离子弧表面淬火的温度场。研究了被淬火材料的物性参数和相变潜热对温度场模拟精度的影响。结果表明,如果模拟等离子弧表面淬火温度场时考虑材料的物性参数随其温度的变化和相变潜热的影响,则模拟得到的淬硬层分布形态及尺寸与实际基本一致。     

微束等离子弧焊电弧温度场的分布特征及参数影响

使用数值模拟的方法,应用ANSYS软件对微束等离子弧焊电弧温度场分布进行了计算,并且基于光谱检测和高速摄影技术对微束等离子弧焊电弧温度场的分布进行验证. 结果表明,电弧轴向温度在近钨棒处最大,距钨棒距离增加电弧温度减小;电弧径向温度在电弧中心处最大,随着径向距离增加,温度减小. 随着焊接电流的增大,电弧近钨棒端面处及其中心的温度增大. 钨棒端面半径减小,电弧近钨棒端面处及其径向中心温度增大. 归一化后数值模拟的电弧端面径向和轴向温度分布,分别与光谱检测和高速摄影电弧图像处理的电弧光辐射强度分布保持一致.     

40Cr合金表面等离子熔覆温度场的数值模拟

在40Cr合金钢表面等离子熔覆Ni-Cr合金涂层,应用Ansys进行等离子熔覆温度场的数值模拟.模拟结果表明:模拟所得熔池尺寸与与实测的数据较为接近,表明所建模型具有一定的适用性.随着远离熔池的距离增加,熔池前方温度下降较为剧烈,熔池后方的则较为缓慢,在相等的距离上温度变化的幅度从中心向下部以及从中心向外侧均逐渐变缓.熔覆时温度梯度可高达到5.9×106℃/s,温度场呈现准稳态分布,各节点在滞后一定时间之后均达到最高温度.     

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。     

等离子弧焊电弧的数值模拟

建立了等离子弧焊静止电弧的三维有限元数学模型,考虑等离子气、保护气的作用,利用ANSYS有限元分析软件对电弧的温度场、速度场、压力以及阳极工件表面的电流密度等进行了数值模拟,并与TIG焊进行了比较.结果表明,由于喷嘴的约束作用,等离子弧焊与TIG焊相比,电弧温度显著提高,焊接电流为150 A时电弧最高温度达到30 000 K.等离子弧焊的另一个显著特点是等离子体流速和电弧压力显著增大.通过计算马赫数、有效粘度和动力粘度之比,认为等离子体电弧处于层流不可压缩状态.     

等离子喷涂中纳米团聚体粉末温度场数值模拟

在纳米粒子排布方式理想化假设及热物性参数换算基础上,对纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末等离子喷涂过程中的温度场进行数值模拟,分析粉末直径、喷涂距离及喷嘴出口处等离子焰流温度对粉末熔化状态的影响,并通过试验研究粉末在喷涂过程中的熔化特性.结果表明,要想获得适当且比较均匀的熔化状态,粉末粒度大小范围不宜分布过宽,同...     

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。     

等离子弧焊炬的数值模拟

根据等离子流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组建立等离子孤焊炬的数学模型,通过对不同喷嘴尺寸和结构形状的等离子孤焊炬求解,得到其产生的等离子电弧轴向温度、电流密度及喷嘴出口处沿径向的温度分布.研究了喷嘴通道长、孔径、通道比和喷嘴结构时等离子弧的影响.计算结果表明:等离子弧焊炬喷嘴通道长度在一定范围内缩短,孔径越小,等离子弧的温度越高.     

HT200铸铁等离子弧熔凝温度场数值模拟

采用等离子弧对HT200铸铁进行了熔凝处理,利用光学显微镜、显微硬度仪对熔凝试样各区域进行测试分析,在综合考虑材料非线性、熔化潜热、热源模型对等离子弧熔凝温度场影响的基础上,采用ANSYS软件建立了HT200铸铁等离子弧熔凝连续移动三维瞬态温度场有限元模型.结果表明,熔凝层显微硬度达到750～850 HV 0.1,熔凝层组织为马氏体+渗碳体+残留奥氏体;模拟熔池最高温度达到2366℃,熔凝区模拟的形状及尺寸与实际基本吻合.     

聚酰亚胺复合材料等离子喷涂温度场数值模拟

利用等离子喷涂方法在聚酰亚胺基复合材料表面喷涂金属防护层,涂层材料分别采用Al、Cu、Zn和Ni.通过ANSYS软件进行了温度场数值模拟.研究包括采用不同涂层材料,基体温度在喷涂时(0～1 000s)随时间的变化、喷涂结束与结束1 000s时刻基体及涂层的温度分布.结果表明,Al和Zn涂层在喷涂过程中及喷涂结束后不会对耐热性差的树脂成分造成烧蚀,而Cu和Ni则会烧蚀基体.试验结果证实了数值模拟的预测.     

TC4钛合金等离子弧焊接工艺研究

介绍了等离子弧焊接技术在钛合金连接中的应用，提出了等离子弧焊接钛合金的工艺及条件。     

TC4钛合金等离子弧焊接工艺研究

介绍了等离子弧焊接技术在钛合金连接中的应用,提出了等离子弧焊接钛合金的工艺及条件。     

小孔型层流电弧等离子体焊接温度场数值模拟

根据层流电弧等离子体射流的特性及小孔焊接的特点,建立了一种新型焊接热源模型,它利用衰减函数表征热流密度在工件厚度方向上的变化;针对焊接时焊缝处复杂的温度变化,采用非均匀网格对单元进行划分.在考虑材料热物理性参数随温度变化及相变潜热的情况下,对焊接过程进行了数值分析,并对小孔型层流电弧等离子体焊接工艺进行了探索研究.结果表明,控制焊接功率可以实现对小孔熔池最高温度的控制;而焊接速度对小孔熔池的形成有着决定性作用.     

等离子电弧力的研究

从等离子电弧力的角度 ,探讨了等离子弧焊接工艺参数及其匹配的内在联系与规律性。在不同工艺条件下 (焊接电流、等离子气流量、电极内缩量以及喷嘴高度 )对等离子电弧轴向力进行了测量。并通过显著性分析 ,定量地认识和描述了各工艺参数对电弧轴向力的作用和影响。进而指出了获得稳定的小孔型等离子弧焊接过程的必要条件。本文的工作对于等离子弧焊接工艺参数的匹配及其过程的优化有重要的指导意义。     

不同镍基合金等离子堆焊层的微观组织及性能

采用等离子弧堆焊技术在1Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面分别堆焊Ni40A、Ni50A、Ni60A镍基合金粉末,研究不同镍基合金堆焊层的显微组织、硬度及磨损性能.结果表明,堆焊层基体都是由γ-Ni组成,Ni40A堆焊层中析出相主要是Cr7C3、M23C6、Ni3Si,而Ni50A和Ni60A堆焊层中析出相由CrB、M23(C,B)6、Cr7C3、Cr5B3、Ni3Si组成.Ni60A堆焊层的显微硬度最高,达780HV.耐磨性Ni60A＞Ni50A＞Ni40A.Ni60A堆焊层的摩擦系数最大,而Ni40A和Ni50A差别不大.     

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     

Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊组织结构和性能研究

借助扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪和显微硬度计研究了Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊的组织、结构和显微硬度.结果表明,喷焊合金层主要由以γ(Fe、Ni)为基的固溶体,以及分布在其中的Cr 5-xSi 3-y(C,B) x+y(属于复杂六角结构)和CrB等硼、碳化物组成;经过600℃时效60 h后,合金层的组织和物相发生了很大的变化,析出了新的化合物相(Cr,Fe)7(C,B)3和Cr2B,使合金层剖面显微硬度明显提高.     

铝合金薄板水蒸气等离子弧焊接工艺

采用水蒸气等离子弧技术进行了7A52铝合金薄板焊接试验,研究了坡口形式和焊接参数对接头成形的影响,确定了最佳焊接工艺参数。对焊接接头的微观组织和力学性能进行了检测分析,结果表明:宏观上接头内部无明显的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷,其最大抗拉强度可达母材的50%,伸长率优于母材,能够满足野外应急维修焊接的要求。     

穿孔型层流等离子弧焊接残余应力的数值模拟

根据层流等离子体射流的特性,建立了焊接穿孔型热源模型,并采用Abaqus有限元分析软件对穿孔型层流等离子弧焊残余应力进行了数值模拟。结果表明,层流等离子体射流焊后应力要比湍流等离子体射流小很多,为以后的研究奠定了理论基础。     

基于有限元的镁合金弧焊过程分析

根据TIG焊接和激光．TIG复合热源焊接的物理特征．建立了基于TIG焊接过程的高斯面热源模型和基于激光-TIG复合热源焊接的新型双热源模型,分析了两种焊接方法对应的热源模型的特点。在此基础上．针对镁合金AZ31B,进行了单独TIG焊接和复合热源焊接温度场数值模拟及焊缝区微观组织分析,提出了其热源模型建立过程中的参数修改建议。通过与实测结果比较,表明以上建立的两种热源模型能准确地模拟镁合金AZ31B的单独TIG焊过程和复合焊接过程。