电子束点焊熔池的液态金属冲刷效应作用规律

为了更深入地探究电子束焊接过程中的机理问题,基于对电子束点焊熔池中液态金属冲刷效应的理论分析,利用边界层理论对该效应进行数学建模.使用有限体积法数值软件Fluent,对20 mm厚的2219铝合金电子束点焊熔池的温度场和流场进行三维瞬态数值模拟,研究了液态金属冲刷效应对熔池的作用规律.模拟结果表明,液态金属冲刷效应会对熔池温度场、匙孔稳定性、熔池流场和固液界面形状与位置四个方面产生影响.模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数学模型的合理性.     

Ti3Al金属间化合物电子束深熔焊接过程数值模拟

基于有限元法，采用改进的双椭球热源模型，对电子束深熔焊接Ti3Al过程进行了移动热源条件下准稳态三维温度场的数值模拟。该模型复合了熔深与电子束参数及材料性质的关系，考虑了对流和辐射散热、相变潜热、材料热物理性能参量随温度的变化以及液态金属的对流传热。通过比较熔深、熔宽的计算值和实际测量值，验证了该模型在电子束焊接温度场模拟中的适用性。     

焊接工艺对高铌Ti3Al合金电子束焊接接头显微组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,XRD,TEM和显微硬度等方法对电子束焊接Ti3Al 高铌金属间化合物接头区域的显微组织特征进行了分析.结果发现:焊缝区域组织主要为有序亚稳态残余β相(B2相),其结晶形态为胞状束晶,焊缝区域存在一定程度的层状偏析;热影响区晶粒长大明显,晶粒的多边化过程不充分;熔合区和热影响区的显微硬度显著高于母材,焊缝中心区在整个焊缝部分硬度最低.     

电子束焊接过程温度应力场三维有限元仿真

利用MSC．MARC有限元分析软件，在考虑电子束焊接匙孔效应基础上，采用双椭圆热模型，通过增大热传导系数、降低弹性模量和屈服强度的方法来模拟焊接过程中流体的流动效应，并采用自编子程序模拟了热源移动的过程，给出了铝锂合金电子束焊接过程中的温度应力场分布。计算结果表明：铝锂合金电子束焊接时，电子束热源对焊缝热冲击较大，焊缝附近处最高温度可达1300℃左右，三维方向上存在巨大温度梯度，成为热应力集中产生的根源。同时分析了焊缝不同位置处的等效应力演化过程，发现焊缝初始端应力剧烈振荡，处于复杂的三维应力状态，且自始至终高于焊缝的其他位置处的应力分布，成为接头区域薄弱环节。     

K465镍基高温合金电子束钎焊润湿性及界面产物

采用两种钎料对镍基高温合金进行了真空电子束钎焊润湿性试验,探讨了真空电子束钎焊主要工艺参数对钎料铺展润湿性的影响,指出电子束钎焊时束流是钎料润湿铺展的最大影响因素,并给出了钎料润湿性评定及选取.在确定优选钎料的基础上,进行了电子束钎焊搭接连接,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等方法研究了界面结构,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:大量的镍基γ固溶体和(γ' γ)共晶相,大量的富含W元素的Ni3B和CrB相,以及少量的NbC相;化合物相以细小的块状弥散分布在镍基固溶体中.     

Ti-43Al-9V-0.3Y/TC4异种材料电子束焊接(EBW)

分析了Ti-43Al-9V-0.3Y/TC4异种材料电子束焊接接头的形貌特征、相组成及工艺参数对接头抗拉强度的影响.焊缝区凝固组织以粗大的柱状晶为主,其相组成包括TiAl相、TiAl相、B2相和YAl2相.TC4侧焊缝粗大的柱状晶是以母材中的晶粒为基体连生长大的,热影响区为等轴粗大的α β组织,晶粒尺寸过渡较大.TiAl侧近缝区为一条浅色的耐腐蚀带,几乎由单一的B2相组成.分析了焊接工艺参数对接头抗拉强度的影响,焊接速度的变化对抗拉强度的影响不大,而随束流的变化抗拉强度存在峰值,在试验范围内得到的最高接头强度为209.8 MPa.     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量 ,提高自动化程度有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法 ,本文在深入研究TIG焊电弧发光行为的基础上 ,结合实际的焊接工况 ,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题 ,在计算机软件方面解决了阈值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明 ,该系统在检测精度、处理速度、稳定性、可靠性及实际工况的适应性等方面完全满足高质量焊缝对焊接过程自动对中的要求。     

Mathematical model and simulation of partial penetrated weld pool

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2219铝合金电子束堆焊凝固缺陷的模拟预测

铝合金电子束堆焊焊缝根部缩孔是一种特种焊接缺陷,它会导致应力集中诱发裂纹产生,显著降低焊件承载能力,必须给予足够重视.文中主要借助于ANSYS有限元软件的APDL二次开发编程语言,将匙孔模式焊接热源模型与枝晶间渗流理论和Niyama判据相结合,提出了一套基于温度场的凝固收缩判据程序,并应用它成功模拟预测了非熔透2219铝合金电子束堆焊件的根部缩孔缺陷.结果表明,通过模拟手段得到的缩孔缺陷沿焊缝熔深方向误差为8.76%,沿焊缝熔宽方向误差为13.28%,与试验对比件基本吻合,验证了缺陷判据程序的正确性和实用性.     

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