电子束环焊2 mm高纯铌熔池行为的数值模拟

基于VOF 算法建立了2 mm 厚的高纯铌电子束环焊过程的三维数学模型,在模型中考虑了金属蒸气反冲压力、表面张力、重力等关键熔池驱动力,计算出了环形熔池的温度场和流场对熔池中关键位置进行分析,并总结了纯铌环焊熔池的特点.模拟结果表明,在纯铌环形结构未熔透时,由于母材对熔池的支撑作用,匙孔波动情况与平焊类似;在环形结构焊...     

镀锌Q & P980钢电阻点焊接头液态金属脆裂纹的影响因素分析

新一代超高强Q&P淬火延性钢在具有高强度的同时具有较好的断后伸长率,在车身制造中具有广阔的应用前景.然而在对镀锌Q&P980钢进行电阻点焊试验后,在焊接接头中发现了表面裂纹,前期研究表明该表面裂纹是由液态金属脆化机制所引起的,即钢板在液态锌和应力的共同作用下发生的沿晶界开裂.结果表明,点焊中的工艺参数,包括焊接电流、焊接时间及电极压力、以及加工条件,包括电极端面形状、加压模式、电极对中度均会对接头中的液态金属脆裂纹产生不同程度的影响,因此可以通过调整工艺参数及加工条件来降低裂纹的敏感性.     

电渣熔铸过程电流大小对金属熔池影响的数值模拟研究

电渣熔铸过程中,金属熔池深度直接影响熔铸件的结晶,从而影响钢锭的质量。本文借助大型通用有限元软件AN-SYS,对不同电流大小时的金属熔池进行了模拟研究,得出金属熔池深度与电流大小之间存在一次线性函数关系的结论。模拟结果与实验值吻合较好。运用此模型可预报金属熔池状况,指导实际生产。     

镁合金电子束焊接温度场与流场的数值模拟

根据电子束深熔焊成形特点,采用高斯面热源与峰值热流递增的旋转体热源组成的组合热源模型对6.4mm厚AZ31镁合金电子束焊接熔池传热与流动进行了数值模拟.计算结果表明,焊缝呈典型的“钉子形”,深宽比较大.在熔池上表面,熔池边缘及热源中心附近的流速最小,最大流速位于热源前方某区域.通过对比模拟与实际熔池形状,验证了计算结果的合理性.     

电子束定点焊接304不锈钢熔池流动行为数值模拟

基于电子束焊接过程的传热与受力物理过程分析,建立相应模型,对电子束定点焊接304不锈钢的温度场与流场进行数值模拟,研究电子束焊接熔池流动行为及焊缝成形规律.结果表明,电子束加热阶段,熔池上表面温度梯度达到106 K/m,熔池表面峰值温度高,在沸点温度附近波动,强烈的金属蒸汽反作用力成为熔池流动的主要作用力,促使熔池中心下凹并不断波动,熔池冷却凝固阶段,金属蒸汽反作用力下降,熔池金属表面张力梯度引起的Marangoni对流成为熔池金属流动主要驱动力,促使焊缝表面熔宽增大,熔池凝固后焊缝上表面宽度为1.9 mm,中心处宽度为1.6 mm,下表面宽度为1.8 mm.     

TC4钛合金扫描电子束焊接温度场数值模拟

建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、提前进入稳态,并且显著降低熔池最高温度和冷却速度.对加速电压为60 kV、电子束流为10 mA、焊接速度为0.9 m/min的电子束焊接工艺,频率为500 Hz的电子束椭圆扫描可使熔池最高温度降低近1900K、冷却速度每秒降低近100 K.     

电子束焊熔池温度场及小孔演变的数值模拟

针对2024铝合金电子束定点焊物理输运特点,在质量守恒、动量守恒、能量守恒以及VOF方程的基础上,建立了电子束深熔焊三维数学模型,系统描述了加热阶段以及冷却回填阶段点焊熔池的温度场以及小孔的演变过程,并通过焊缝形貌对比对计算结果进行了试验验证.结果表明,蒸汽反冲压力是小孔形成和加深的主要驱动力;在小孔出现以后,加热阶段的熔池最高温度区间位于瞬态小孔的底部,而当熔池冷却时冷却速度由上至下逐渐增加,并导致了焊缝微观组织的晶粒细化.     

高铅渣液态还原过程中有价金属分布

以铅精矿氧化熔炼产生的高铅渣为原料,通过静态实验研究其熔池熔炼还原过程。使用X射线衍射(XRD)和等离子体发射光谱(ICP)对反应原料及产物进行分析,探讨铁硅比、钙硅比、还原煤用量、还原温度、还原时间等对有价金属元素(Pb、Cu、Zn)在高铅渣还原产物中分布的影响。结果表明:静态实验中的Pb、Cu主要进入金属相,而Zn则基本进入还原渣中。最有利于有价金属综合回收的工艺条件如下:铁硅比1.25,钙硅比0.8,还原时间为60 min,还原温度为1200℃,还原剂的用量为理论量的1.3倍。     

时效不锈钢舱体的电子束焊与电阻点焊

时效不锈铜以其强度高、韧性好、焊接性能优良的优异综合性能成为空空导弹舱体制造中最主要的结构材料.分析了某型号空空导弹舱体的结构特点和时效不锈铜的焊接性,介绍了舱体制造时所采用的焊接、旋压、热处理这三大关键技术,着重阐述了电子束焊和电阻点焊技术在舱体制造中的应用,详细说明了焊接参数的调试原则和控制焊接缺陷及焊接变形的方法与措施.检验与探伤、拉伸结果表明:首批试制的时效不锈钢舱体的尺寸精度和焊缝与焊点的焊接质量、力学性能符合设计要求,工艺方案完全适合于舱体的加工.     

Analysis of metal transfer during electron beam welding with filler wire

The metal transfer mode of electron beam welding （EBW） with filler wire was studied experimentally. The spatial position between the electron beam and the filler wire was defined. Basing on the charge coupled device （CCD） visual sensing system, the metal transfer mode of filler wire was investigated. The results showed that there were five transfer modes during EBW process due to different wire feed rates and spatial positions between beam and filler wire, such as short-circuiting mode, molten metal bridge mode, small droplet mode, big droplet mode and mixed mode. By comparing the weld appearance of different transfer modes, the molten metal bridge transfer was proved to be the best transfer mode.     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

钛合金电子束焊熔宽PID控制系统建模与仿真

由于焊接过程的复杂性,因此很难得到熔池动态过程的解析数学模型,使得焊接过程建模成为焊接过程控制的一大难题．为了建立电子束焊熔池动态过程模型,采用阶跃响应法确定出了钛合金电子束焊电子束流与熔宽的数学模型的类型和结构,计算出了该模型的参数,建立了电子束流与熔宽的传递函数模型．利用获得的电子束流与熔宽的数学模型,采用Z-N经验公式法确定出了PID控制器参数,在此基础上利用MATLAB／SIMULINK建模与仿真平台建立了钛合金电子束焊熔宽PID控制系统模型,并对该模型进行了仿真试验．结果表明,所设计的控制系统动态性能和稳态性能良好．     

电子束流的动态焦点和深穿极值效应

通过分析具有焊接特征的焦点测量方法，利用简单熔池模型说明了具有焊接特征的不同焦点测量方法之间的内在关系，建立了电子束流的动态焦点概念，讨论了动态焦点的影响因素，进一步分析了动态焦点的性质，其中最重要的性质是深穿极值效应。     

2219铝合金电子束焊接匙孔演变过程的数值模拟

文中主要借助Fluent软件,基于有限体积离散方法建立了2219铝合金电子束点焊熔池传热、流动和匙孔演变的二维耦合数学模型.在模型中,考虑了表面张力、Marangoni剪切力、流体静压力、金属蒸气反冲压力的作用,并采用VOF(volume of fluid)方法跟踪了匙孔的形成与演变过程.结果表明,反冲压力钻取和涡旋输运的综合作用是匙孔加深的根本原因;沿深度方向热源功率密度的降低会导致前者钻取速度的减小.铝合金的点焊工艺试验表明,数值计算结果与实际吻合较好.     

Numerical analysis on flow field of weld pool during deep penetration electron beam welding of titanium alloy

Flow field of weld pool during deep penetration electron beam welding of TA 15 titanium alloy was numerically and experimentally studied using a hybrid heat source of Gaussian surface heat source and rotational paraboloidal body heat source. And the formation mechanism of the weld pool flow field was analyzed. The results showed that the movement of the liquid metal in the top weld pool was the fiercest and weakened gradually in the middle and bottom of the weld pool. The maximum flow velocity of the liquid metal was about 0. 295 m/s in the top surface of weld pool. The primary driving forces of the movement of liquid metal in the weld pool were the recoil pressure of metal vapor and the surface tension.     

高温合金电子束焊接温度场数值模拟

根据熔池边界准则应用有限元方法对高温合金电子束焊接温度场进行了数值模拟.通过线性插值、等效代换等方式估计材料高温参数,模拟材料状态变化.针对电子束焊接特有的钉头状焊缝及其穿透深度大的特点,采用高斯面热源与柱体热源组成的组合热源模型,对焊接温度场进行分析,模拟结果与实际焊缝取得了良好的一致.获得了一定工艺条件下高温合金电子束焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线,为优化电子束焊接工艺和电子束焊接残余应力研究提供了参考.     

电弧力对TIG焊接熔池液面形态影响的数值模拟

在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响.得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随电弧力大小变化的规律.结果表明,在熔池形状一定时(正面、背面熔化区域半径和板厚一定),电弧力的作用深度增加会引起熔池上、下液面和固液面的表面积均增加,其中电弧力的大小对TIG焊接熔池的上液面影响程度大于下液面.这些分析结果为探讨TIG焊接熔池的各类问题提供了基础.