铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能 被引量：1

1

作者 王小伟 张斌 +2 位作者 曾如川 闫朝阳 陈树君 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-6,I0003,共7页

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时... 铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2. 展开更多

关键词 铝合金 变极性等离子弧穿孔焊接 微观组织 力学性能

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激光穿孔焊接过程热流场数值模拟 被引量：5

2

作者 吴家洲 张华 +1 位作者 张奇奇 罗兵兵 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期24-29,共6页

采用随小孔形状实时变化的自适应热源,建立了三维光纤激光穿孔焊接过程的数值分析模型。激光热源加载在时变的气/液界面,考虑气相和液相转变过程中存在的传热与传质现象,利用焓-孔介质法处理焊接过程中动量损耗及相变潜热问题。小孔壁... 采用随小孔形状实时变化的自适应热源,建立了三维光纤激光穿孔焊接过程的数值分析模型。激光热源加载在时变的气/液界面,考虑气相和液相转变过程中存在的传热与传质现象,利用焓-孔介质法处理焊接过程中动量损耗及相变潜热问题。小孔壁面计算主要考虑反冲压力和表面张力,求解VOF方程获得气/液界面。结果表明,焊接过程中可能产生飞溅、焊瘤和余高,小孔前部的金属液体沿着小孔回流至小孔尾部形成焊缝,小孔后部熔池左右两侧可能产生涡旋现象,光致等离子体产生时间极短,穿孔前等离子体最大速度快速增加到102.95 m/s左右,穿孔后速度值下降至80 m/s左右,仿真分析为实际焊接过程提供理论依据。 展开更多

关键词 激光技术 激光穿孔焊接 数值模拟 热流场 熔池 小孔

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穿孔等离子弧焊接热场和流场的数值模拟 被引量：12

3

作者 张涛 武传松 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期87-90,117,共4页

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... 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.结果表明,计算得到的流场数量级符合实际,而且得到的熔合线走向与试验结果基本吻合. 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 小孔 流体流动 数值模拟

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三维静态锥体热源穿孔等离子弧焊接熔池的数值模拟 被引量：4

4

作者 刘望兰 胡绳荪 马立 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期33-36,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 三维锥体热源 熔池 数值模拟

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CLAM钢穿孔等离子超声电弧焊接激励频率的优化 被引量：2

5

作者 谢伟峰 雷玉成 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期30-36,共7页

为了优化超声电弧焊接激励频率,针对穿孔等离子超声电弧焊接熔池进行了计算机模态分析.根据穿孔等离子弧焊接特点,利用特定的数值分析模型,通过ANSYS软件计算超声电弧焊接熔池模态,分析与模态频率相对应的熔池响应情况.最后,分别施加不... 为了优化超声电弧焊接激励频率,针对穿孔等离子超声电弧焊接熔池进行了计算机模态分析.根据穿孔等离子弧焊接特点,利用特定的数值分析模型,通过ANSYS软件计算超声电弧焊接熔池模态,分析与模态频率相对应的熔池响应情况.最后,分别施加不同大小的超声电弧频率,以3组4.5 mm厚的中国低活化马氏体(CLAM)钢板为实验材料进行平板对接焊试验.结果表明:在谐振条件下,焊缝区面积增大,组织的细化效果较好,界面棒状碳化物生长得到抑制,同时焊缝区硬化现象得到显著改善;利用这种方法基本达到了超声电弧频率优化的目的. 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 超声电弧 CLAM钢 模态分析 谐振频率

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穿孔等离子弧焊接过程的检测与控制 被引量：9

6

作者 武传松 贾传宝 刘祖明 《航空制造技术》 2011年第3期32-36,共5页

等离子弧焊接(PAW)技术是在钨极氩弧焊(TIG)的基础上诞生的一种压缩电弧焊接工艺。焊枪对电弧产生"机械压缩作用"、"热收缩作用"和"电磁收缩作用",弧柱直径缩小、温度升高、能量密度增大,形成稳定的等离... 等离子弧焊接(PAW)技术是在钨极氩弧焊(TIG)的基础上诞生的一种压缩电弧焊接工艺。焊枪对电弧产生"机械压缩作用"、"热收缩作用"和"电磁收缩作用",弧柱直径缩小、温度升高、能量密度增大,形成稳定的等离子弧。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 焊接过程 受控 焊接电流 尾焰 小孔 电压信号 等离子云 等离子弧

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穿孔等离子弧焊接热效率的选取及应用 被引量：1

7

作者 胡庆贤 王晓丽 王艳辉 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第6期549-552,共4页

对穿孔等离子弧焊接过程中的热量传递进行了分析,利用电弧物理法计算了焊接热源传递到工件上的有效热量,计算的焊接热效率与实验结果基本一致.应用选取的焊接热效率,分别对板厚为6 mm和8 mm的SUS304不锈钢的穿孔等离子弧焊接进行了焊接... 对穿孔等离子弧焊接过程中的热量传递进行了分析,利用电弧物理法计算了焊接热源传递到工件上的有效热量,计算的焊接热效率与实验结果基本一致.应用选取的焊接热效率,分别对板厚为6 mm和8 mm的SUS304不锈钢的穿孔等离子弧焊接进行了焊接温度场的数值模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.因此在进行焊接热过程模拟时,利用电弧物理法选取焊接热效率有助于加快模拟进程,获得更为精确的数值计算结果. 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 焊接热效率 电弧物理法

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穿孔等离子弧焊接温度场的数值模拟与分析 被引量：3

8

作者 姚金难 韩永全 +2 位作者 吴永军 赵鹏 郭文霞 《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》 2012年第1期29-33,共5页

依据传热学及有限元理论,采用高斯+双椭球组合热源模型对铝合金穿孔等离子弧焊接温度场进行了数值模拟,并用APDL编程语言通过循环嵌套方式完成了焊接过程中正反极性期间不同形态的热源载荷的加载。计算出了5mm厚的铝合金在规定焊接参数... 依据传热学及有限元理论,采用高斯+双椭球组合热源模型对铝合金穿孔等离子弧焊接温度场进行了数值模拟,并用APDL编程语言通过循环嵌套方式完成了焊接过程中正反极性期间不同形态的热源载荷的加载。计算出了5mm厚的铝合金在规定焊接参数条件下穿孔熔池的形成时间和合适的焊接速度。通过数值计算证实了等离子弧由于压缩效应,能量集中,焊接效率高的特点,为实际焊接过程中合理选择焊接参数提供了理论指导。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 温度场 熔池

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维弧对铝合金变极性穿孔型等离子弧行为的影响 被引量：4

9

作者 吕耀辉 陈树君 +2 位作者 殷树言 黄鹏飞 韩永全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期141-143,共3页

在铝合金变极性穿孔焊接的工艺中,维弧对变极性电弧的行为有着重要影响。在反极性时间内,主电流会通过维弧电源经过喷嘴形成自由电弧,产生双弧现象,增大喷嘴的烧损,影响反极性电流对工件的阴极清理作用,甚至会产生主、维弧相干涉的现象... 在铝合金变极性穿孔焊接的工艺中,维弧对变极性电弧的行为有着重要影响。在反极性时间内,主电流会通过维弧电源经过喷嘴形成自由电弧,产生双弧现象,增大喷嘴的烧损,影响反极性电流对工件的阴极清理作用,甚至会产生主、维弧相干涉的现象。通过改善变极性电流的波形可以达到在焊接过程中引燃主电弧后,关断维弧,彻底解决主、维弧相干涉的问题。 展开更多

关键词 等离子弧 变极性 维弧 穿孔焊接 铝合金

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大熔深K-PAW熔池及电弧视觉行为特征分析研究

10

作者 贾传宝 李佳鹏 +2 位作者 陈崇龙 张珂谨 周卫鲁 《电焊机》 2024年第2期1-7,共7页

穿孔等离子弧焊接(K-PAW)以其独特的优势,在中厚板的焊接制造中应用广泛,并逐渐向更大厚度的方向发展。然而,随工件厚度增加熔池穿孔出现不稳定等问题,制约了其在实际生产中的应用。分析了14 mm厚304不锈钢在“受控恒定穿孔”控制策略... 穿孔等离子弧焊接(K-PAW)以其独特的优势,在中厚板的焊接制造中应用广泛,并逐渐向更大厚度的方向发展。然而,随工件厚度增加熔池穿孔出现不稳定等问题,制约了其在实际生产中的应用。分析了14 mm厚304不锈钢在“受控恒定穿孔”控制策略下的大熔深K-PAW熔池特征尺寸变化规律和焊接过程中的熔池行为。通过视觉检测与电信号同步采集系统,对大熔深K-PAW过程中熔池的形貌特征进行定量分析,探究在受控脉冲条件下的熔池特征参数变化情况,以及熔池特征与电信号的同步动态行为规律。以初始电流270 A进行焊接,在起弧的前14 s的盲孔阶段,随着电弧热量积累,熔池不稳定,尺寸出现震荡,最大震荡幅度超过10 mm,同时熔池长宽比也在1.0~1.6范围内变化;随着穿孔于第15 s发生,熔池达到平衡,且长宽比在19 s时达到峰值;维孔阶段,熔池保持稳定,形状未发生大变化。综上,可以通过熔池形状变化趋势来区分焊接阶段。比较了不同焊接电流(280 A、275 A、270 A)的盲孔阶段,发现采用较大的初始电流有利于缩短盲孔时间,由270 A时的22.9 s减小到了280 A时的19.8 s,并降低焊接气孔出现的可能性。最后,发现电弧中心与熔池前边缘的距离可以反映穿孔状态。结果验证了“受控恒定穿孔”控制策略的可行性,并验证了通过视觉特征判断焊接阶段及是否穿孔的可行性。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 深熔焊 熔池视觉特征参数 视电信号同步

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先进等离子焊接与切割技术研究现状 被引量：5

11

作者 韩善果 杨永强 闫德俊 《电焊机》 北大核心 2013年第10期6-9,共4页

通过对国内外穿孔等离子弧焊接、等离子-MIG复合焊接、激光-等离子复合焊接与等离子切割技术的研究现状分析,得到以下结论:穿孔型等离子弧焊适合在厚板焊接中做打底焊,且国内外都将精力集中在等离子弧机理研究上,如等离子弧热场、流场... 通过对国内外穿孔等离子弧焊接、等离子-MIG复合焊接、激光-等离子复合焊接与等离子切割技术的研究现状分析,得到以下结论:穿孔型等离子弧焊适合在厚板焊接中做打底焊,且国内外都将精力集中在等离子弧机理研究上,如等离子弧热场、流场及小孔成型过程的数值模拟;等离子-MIG、激光-等离子复合焊接是研究的热点,在设备、工艺、机理上都有了发展,其铝合金、不锈钢焊接接头性能优良;等离子切割在厚板切割中具有优势,其切口质量好、变形小、切割厚度大、成本低、效率高等,是传统的火焰切割及激光切割无法相比的,在船舶、压力容器、重型机械中具有广阔前景。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 等离子-MIG复合焊接 激光-等离子复合焊接 等离子切割

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考虑小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型 被引量：3

12

作者 张晓宇 武传松 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第14期66-71,共6页

在穿孔等离子弧焊接过程中,背面小孔中心相对于焊枪轴线存在一定的偏移。深入研究小孔孔道后向偏移时所涉及的熔池与小孔瞬态演变行为和传热过程,对于优化以背面小孔中心偏移量为控制参数的控制方法,保证焊缝成形质量具有重要意义和实... 在穿孔等离子弧焊接过程中,背面小孔中心相对于焊枪轴线存在一定的偏移。深入研究小孔孔道后向偏移时所涉及的熔池与小孔瞬态演变行为和传热过程,对于优化以背面小孔中心偏移量为控制参数的控制方法,保证焊缝成形质量具有重要意义和实用价值。针对穿孔等离子弧焊接中小孔的形成特点,建立随小孔形状动态调整的组合式体积热源模型,并在热源模型中引入热源中心向后偏移的参量,间接反映背面小孔后向偏移对穿孔等离子弧焊接热过程的影响。在小孔形状方程中,增加等离子流后推力,间接描述等离子流对熔池流体的后推作用。利用建立的三维瞬态熔池与小孔的数学模型,分析等离子弧焊接过程中温度场和小孔形状的瞬时演变过程。将工件背面小孔形状尺寸和穿孔时间等模拟结果与试验结果进行对比,两者基本吻合,对所建立的数学模型进行验证。 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 熔池 小孔 数值模拟

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等离子弧焊接小孔形状和穿孔过程的数值分析 被引量：15

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作者 霍玉双 武传松 陈茂爱 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期706-712,共7页

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6mm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... 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6mm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.随着焊接电流的升高,小孔的深度呈现非线性增大;存在一个小孔在熔池内由盲孔突然转变为穿孔状态的焊接电流临界值;等离子弧力在小孔底部急剧集中是导致小孔深度突变的主要原因.通过穿孔PAW焊接工艺实验,对数值计算结果进行了实验验证. 展开更多

关键词 穿孔等离子弧焊接 小孔形状 力学平衡方程 数值分析

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