外加间歇交变纵向磁场对LD 10CS铝合金焊接接头组织及性能的影响

在外加间歇交变纵向磁场作用下 Ｌ Ｄ１０ Ｃ Ｓ铝合金 Ｈｅ Ｔ Ｉ Ｇ 焊接条件下,通过对焊缝及热影响区组织的分析,研究了这种电磁搅拌方法对铝合金焊接接头组织和性能的影响规律,探讨了电磁搅拌提高 Ｌ Ｄ１０ Ｃ Ｓ铝合金焊接接头塑、韧性的机理。本研究为深入了解电磁搅拌的物理机制奠定了基础。     

外加间歇交变纵向磁场对LD10CS铝合金焊接接头组织及性 …

在外加间歇交变纵向磁场作用下ＬＤ１０ＣＳ铝合金Ｈｅ－ＴＩＧ焊接条件下,通过对焊缝及热影响区组织的分析,研究了这种电磁搅拌方法对铝合金焊接接头组织和性能的影响规律探讨了电磁搅拌提高ＬＤ１０ＣＳ铝合金焊接接头塑,韧性的机理。本研究为深入了解电磁搅拌的物理机制奠定了基础。     

纵向稳态磁场对电弧增材成形零件表面质量和性能影响的研究

外加磁场作用是影响电弧增材成形过程与成形零件性能的有效方式之一。为了研究外加纵向稳态磁场对低碳钢电弧增材成形零件表面质量和力学性能的影响,搭建基于GMAW的纵向稳态磁场辅助电弧增材成形装置,采用形貌分析、金相观测、性能测试的方法对比分析有/无外加磁场作用下成形试样表面质量、微观组织及力学性能差异。结果表明:相比普通熔积,外加磁场作用下,单焊道宽高比增大,形成宽而平的焊道横截面形貌,从而有效地改善搭接精度并提高熔积层表面质量,电磁搅拌作用还能够细化晶粒,减少熔积缺陷以及多道搭接区域的晶粒分布的不均匀性。此外,外加磁场作用还改变了铁素体和珠光体的占比和分布形态。力学性能测试显示,磁场作用使得成形样件在熔积方向和搭接方向的力学性能有一定的提升,力学性能的各向异性减小。     

电磁搅拌对LD10CS铝合金焊接接头晶粒细化效果及其强度改善的研究

通过分析外加磁场Ｈｅ－ＴＩＧ焊接ＬＤ１０ＣＳ铝合金的焊缝组织,发现外加磁场的磁感应强度Ｂ和磁场交变频率ｆ对接头晶粒细化效果的影响最大。磁感应强度Ｂ与磁场交变频率ｆ不能单独选择,必须恰当匹配,而且还必须与焊接规范参数相适应,才能保证获得最佳的晶粒细化。同时,本文在该试验条件下研究了该电磁搅拌方法对铝合金焊接接头强度的影响,以指导磁控电弧焊接生产。     

稀土超磁致伸缩驱动器激励线圈设计与仿真

激励线圈作为电磁转换构件,主要为GMA提供驱动磁场,调节输入电流大小并控制其输出位移。因此,优化设计激励线圈结构参数、材料选取是提高电磁转换效率和充分发挥GMM特性的关键因素。通过分析GMA的工作原理,将GMM棒中轴线上的磁场强度均匀性作为评价标准和主要设计原则;分析其磁导率选取合适的激励线圈材料并对磁场强度、热损失等重要影响因素进行综合考虑,对激励线圈参数进行优化设计;使用Ansoft Maxwell仿真分析激励线圈的磁路。结果表明磁场分布更均匀,使均匀度提高到98.65%。     

外加高频磁场下电弧快速成形过程的电磁-流体耦合数值模拟

外加电磁作用是改善电弧快速成形零件组织和性能的有效方式之一。为了揭示高频磁场对熔池传热、对流和形态的影响机理,采用有限元电磁计算和有限体积流体分析耦合的方法,建立电磁场、熔池温度场和流体流动场分析的三维模型,分析工件和熔池中高频电磁力/热的分布特征,研究高频电磁力与表面张力、电弧力以及熔滴冲击共同作用下的熔池表面动态变形,对比分析有/无外加高频磁场情况下熔池温度分布和流体流动模式上的差异,并由此预测外加高频磁场对凝固组织和熔池形态的改变。结果表明,高频电磁力驱动熔池流体在垂直焊接方向的平面内形成单漩涡旋转对流,有利于熔断枝晶细化晶粒,熔池表面形状向远离线圈一侧倾斜,熔宽增大。金相和焊道横截面测试证实了上述模拟结果。     

三轴正交亥姆霍兹线圈的磁场均匀性分析

内窥镜胶囊机器人的外磁场控制已经成为介入诊疗技术的主要驱动方式。本文对三轴正交亥姆霍兹线圈的磁场均匀性进行分析,在对单轴线圈空间内任意位置磁场进行建模的基础上,通过坐标变换扩展为三轴线圈叠加磁场。对三轴磁场均匀性进行了分析,利用坐标变换对旋转平面内磁场精度进行作图分析,得到相应磁场均匀度分布规律,为三轴正交亥姆霍兹线圈的设计提供了理论依据,为提高旋转磁场的控制精度奠定了基础。     

外加纵向磁场GTAW焊接熔池流动机理

以外加纵向磁场GTAW (钨极氩弧焊 )焊接LD10CS铝合金过程为研究对象 ,建立外加纵向磁场GTAW焊接熔池流体流动和传热数学模型 ,对固定电弧的外加纵向磁场GTAW焊接熔池流体流动过程进行数值分析 ,研究外加纵向磁场GTAW焊接熔池流体流动和传热行为。     

磁场作用下铝/钢CMT焊接温度场及熔池流动行为

为探究纵向磁场在铝/钢冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)焊接过程中的作用机理,采用ANSYS软件对纵向磁场作用下电弧形态、温度分布和熔池流动行为进行数值模拟,重点研究不同线圈励磁电流对焊接温度场和熔池流动行为的影响。结果表明,外加磁场可以改变电弧等离子体的运动行为,进而影响了焊接电弧在基板表面和熔池内部的热量传导行为。施加磁场后,熔池中的峰值温度发生下降,峰值温度区域由熔池中心转向熔池外围,铝/钢界面处的高温停留时间和温度也随之下降。此外,外加磁场改变了铝液熔池内部的流动行为。熔池内部的流动特征由无磁场时的单一环流,转变为有磁场作用时的双环流流动特征。随着励磁电流的增加,熔池内部的流速和流动范围有增大的趋势。     

外加磁场对电子束焊接成形性能的影响

分别在焊缝深度方向、垂直焊接方向、沿焊接方向设置外加磁场后,对15Mn合金钢板进行电子束焊接,研究了外加磁场对电子束焊缝成形、组织及性能的影响.结果表明:不同外加磁场条件下电子束焊缝质量良好,无裂缝、气孔和夹渣等焊接缺陷;磁场方向垂直焊接方向和沿焊接方向时,焊缝在表面和深度方向均发生偏转.与未设置外加磁场相比,磁场方向沿焊缝深度方向时,焊缝的深度和宽度增大;磁场方向沿焊接方向时,焊缝的深度不变,宽度增加,深度方向偏转角较小;磁场方向垂直焊接方向时,焊缝的深度减小,宽度增大,深度方向偏转角较大;焊缝显微组织和截面显微硬度的分布规律不受外加磁场方向的影响.     

外加磁场对高速GMAW电弧和熔池行为的主动调控效应

在熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)过程中,当焊接速度超过临界值后,焊缝成形变差,出现咬边和驼峰焊道,无法满足生产要求。研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。自主研发外加磁场发生装置,向熔池施加横向电磁力,对后向液体流进行主动干预,并调控熔池流态,从而抑制驼峰焊道的形成。在Q235低碳钢板上开展焊接工艺试验,获得了不同磁感应强度下的焊缝表面成形;采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧和熔池图像,分析外加磁场对电弧形态、熔池流场和焊缝成形的影响规律,初步揭示外加磁场抑制驼峰焊道的机理。试验结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,减小后向液体流的动量,并能有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度。     

Numerical analysis of a moving gas tungsten arc weld pool with an external longitudinal magnetic field applied

Mathematical models of the electromagnetic field, fluid flow and heat transfer of a three-dimensional moving gas tungsten arc (GTA) weld pool with external longitudinal magnetic field applied are established in the paper. Using a multi-coupled analysis function of ANSYS finite element code, distributions of current density and magnetic field, as well as fluid flow and heat transfer in a moving weld pool, were systematically studied and investigated to understand and reveal the effect of an external longitudinal magnetic field on liquid metal in a moving GTA weld pool and also to supply a basis for the application of an external longitudinal magnetic field in welding technology .     

Influence of axial magnetic field on shape and microstructure of stainless steel laser welding joint

The morphology and microstructure of the weld joint have significant influence on mechanical properties of welded specimens. In this paper, the mechanism on how the external magnetic field affected weld profile and microstructure was discussed by applying the longitudinal steady magnetic field to laser welding for SUS301 stainless steel. The optimal and scanning electron microscopes were used to measure the shape of the cross section and observe the microstructure after welding. The results showed that the shape of the cross section and microstructure could be significantly changed using the external magnetic field. Moreover, joint shape changed distinctly with the magnetic field intensity changing. With the increasing of magnetic flux density, the weld profile of the full penetration model changed from funnel to X type; meanwhile, the bottom weld width increased by 40%. In addition, the partial fusion zone occurred, and the weld width decreased by 20% while penetration increased by 18% when magnetic flux density turned into 380 mT. As far as microstructure of weld joint was concerned, it appeared that application of axial magnetic field led to indistinct fusion line and blocky austenite in big size rather than columnar grain in the center of the cross section. This phenomenon could be explained by numerical simulation results.     

磁控技术在焊接中的应用及进展

介绍了电磁作用焊接技术的原理及特点，阐述了目前国内外磁控技术在改善金属的结晶组织及提高熔敷金属的各项性能，减小残余应力和在激光焊接中的应用及进展，研究了外加磁场对CO2焊短路过渡的控制，在一定的焊接规范下，外加纵向磁场能有效地抑制CO2焊短路过渡中的飞溅，获得较好的工艺效果，存在一个最佳的磁场范围，在这个范围内，控制飞溅的效果较佳。     

焊接电流影响GMAW双丝焊电弧等离子体的数值模拟研究

基于电磁学理论和流体力学理论,建立熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)双丝焊焊接电弧等离子体三维数学模型,利用流体力学软件Fluent对其进行求解。重点研究焊接电流对GMAW双丝焊电弧等离子体行为的影响规律,获得了电弧温度、电流密度、热通量、磁场分布等结果。研究发现,随着焊接电流的变化,电弧等离子体形状变化显著。随着焊接电流的增大,电弧最高温度和电弧偏转角随之增大,电流密度和工件表面热通量由双峰分布转变为单峰分布,并且热通量峰值随焊接电流的增大而增大。此外,随着焊接电流的增大,磁感应强度和磁场力随之最大,磁场分布由独立两个磁场向耦合磁场转变。为有效、定量地证明模拟结果准确性,开展焊接试验,利用高速摄像监测电弧行为,利用光谱测温测量电弧温度。结果表明模拟结果同试验结果吻合良好,研究结果为合理选择GMAW双丝焊焊接电流参数提供理论依据。     

高速漏磁检测饱和场建立过程及影响因素研究

在高速漏磁检测过程中,随着检测速度增加,有效磁化时间减少,导致被测构件饱和场无法建立,影响磁化效果。采用方波激励模拟外磁场瞬变情况,建立瞬磁场作用下钢管内部磁场响应模型,对钢管内部饱和场建立过程及影响因素进行研究;分析高速漏磁检测时缺陷漏磁场特征,利用有限元方法计算磁场强度和钢管材质对磁化滞后时间及缺陷检测的影响;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度和不同外磁场强度下钢管缺陷进行实验研究。结果表明,外磁场瞬变时,钢管内壁中心磁场明显滞后于外磁场,钢管内部饱和场建立时间与磁场强度和材料电导率有关,提高外磁场强度,可快速建立饱和场,减弱磁化滞后时间和涡流效应影响,提升缺陷检测效果和漏磁检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

电磁焊接过程中电磁力的研究

电磁焊接过程中焊接金属件中产生的涡流以及线圈周围的磁场强度复杂。通过理论分析,重点从电容初始电压以及电磁焊接设备的频率两方面分析它们对电磁焊接过程中电磁力的影响。建立电磁焊接模型,进行有限元分析并进行试验验证。     

不同频率交变磁场下低合金钢焊缝微区磁致塑性变形与磁致伸缩的关系

通过改变交变磁场的频率(磁感应强度一定),研究了QSTE420钢焊缝的磁致微区塑性变形和磁致伸缩幅值随频率的变化趋势,并探讨了磁致微区塑性变形和磁致伸缩两者之间的关系。结果表明:随交变磁场频率的降低,QSTE420钢焊缝区域的磁致塑性变形更加明显,而磁致伸缩幅值则逐渐减小;磁致伸缩所引起的应力、应变不是磁致微区塑性变形的主要原因。