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工艺参数对旁轴送丝激光熔覆熔池行为的影响

激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 257-264页

作者：龙志武高延峰张华樊红日曾立雪上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心上海201620

利用旁轴送丝激光熔覆技术在不锈钢表面进行了单层单道熔覆实验,研究了扫描速度、送丝速度和激光功率对单道熔覆层成形质量的影响;并利用高速摄像机捕捉激光熔覆过程中熔池的动态演变,总结了工艺参数与优良熔覆层成形演变规律之间的关... 详细信息

利用旁轴送丝激光熔覆技术在不锈钢表面进行了单层单道熔覆实验,研究了扫描速度、送丝速度和激光功率对单道熔覆层成形质量的影响;并利用高速摄像机捕捉激光熔覆过程中熔池的动态演变,总结了工艺参数与优良熔覆层成形演变规律之间的关系。结果表明,焊丝向熔池过渡的方式主要取决于扫描速度和送丝速度的大小,可分为熔滴过渡和液桥过渡,其中液桥过渡所得到熔覆层的成形形貌更加优良。最佳熔覆层的工艺参数为:扫描速度18 mm/s、送丝速度300 cm/min、激光功率3400 W。

关键词：激光熔覆旁轴送丝高速摄像机工艺参数熔池行为

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激光选区熔化成形悬垂结构熔池行为试验分析

中国激光 2016年第12期43卷 70-76页

作者：刘婷婷张长东廖文和张凯吴根丽南京理工大学高端装备数字化设计制造研究中心江苏南京210094

采用Z-型和岛式两种扫描策略,利用激光选区熔化(SLM)技术成形了具有不同悬垂角度的Ti6Al4V试件,研究了熔池行为与悬垂角度和成形质量之间的关系。结果表明,成形过程中,熔池面积先快速变大,达到峰值后,再随着成形高度的增加而缓慢减小。... 详细信息

采用Z-型和岛式两种扫描策略,利用激光选区熔化(SLM)技术成形了具有不同悬垂角度的Ti6Al4V试件,研究了熔池行为与悬垂角度和成形质量之间的关系。结果表明,成形过程中,熔池面积先快速变大,达到峰值后,再随着成形高度的增加而缓慢减小。与面扫描相比,轮廓扫描时熔池明显不稳定,熔池面积振幅大。随着悬垂角度的减小,熔池面积变小,悬垂表面粗糙度变大。与Z-型扫描方式相比,岛式扫描策略下熔池面积较小,熔池更为不稳定,且悬垂表面粗糙度高。

关键词：激光技术激光选区熔化悬垂角度扫描策略熔池行为成形质量

中厚板低频脉冲TIG打底焊的电弧形态及熔池行为

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华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第4期47卷 107-113页

作者：石玗王开飞张刚朱映瑞兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分... 详细信息

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分析了一定焊接速度下电弧尾焰偏转角度和长度与焊缝熔透的相关性.实验结果表明:在一定焊接规范下,电弧熔化钝边形成孔状熔池,穿过熔孔的电弧尾焰偏转角度和长度均与焊接速度呈负相关,且与焊缝熔透程度约呈现正相关,通过观测电弧尾焰尺寸,可对打底焊时焊缝的熔透程度做出预判;电弧周期性变化的热力耦合作用增强了熔池液态金属的搅拌及对流作用,在表面张力、重力、电弧力以及气体吹力的共同作用下,熔孔侧壁上的液态金属向熔池边缘及底部流动,增强了熔池中的热传导,能有效增加焊缝熔深.

关键词：中厚板打底焊脉冲TIG 单面焊双面成形电弧形态熔池行为

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熔焊热过程与熔池行为数值模拟的研究进展

机械工程学报 2018年第2期54卷 1-15页

作者：武传松孟祥萌陈姬秦国梁山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室

熔焊是目前机械制造业中应用最为广泛的材料连接技术。熔焊过程中的传热与熔池流动行为对于焊缝成形、接头微观组织与服役性能等起着决定性作用。准确地分析和计算熔焊热过程与熔池形态,对于焊接冶金分析、应力变形分析、过程控制及工... 详细信息

熔焊是目前机械制造业中应用最为广泛的材料连接技术。熔焊过程中的传热与熔池流动行为对于焊缝成形、接头微观组织与服役性能等起着决定性作用。准确地分析和计算熔焊热过程与熔池形态,对于焊接冶金分析、应力变形分析、过程控制及工艺优化等都具有十分重要的意义,也是使焊接工艺从'定性'走向'定量'分析、从'经验'走向'科学'的重要途径。对焊接电弧物理、熔滴过渡、熔池形态、高速焊接熔池传热与流动、等离子弧焊和激光焊接的小孔与熔池动态行为、激光-电弧复合热源焊接热过程的数值模拟研究现状与存在问题进行了评述,讨论了上述前沿领域的研究方向与发展趋势,旨在为实现熔焊工艺优化和过程控制提供理论依据。

关键词：熔化焊熔池行为传热与流动数值模拟研究进展

单/双光束激光焊接熔池行为及焊缝成形特性比较

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中国激光 2017年第2期44卷 219-227页

作者：马国龙李俐群陈彦宾哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

以不锈钢为研究对象,对比研究了单、双光束激光焊接过程中的熔池形态和焊缝形貌,建立了二者之间的相关性。结果表明,单、双光束激光焊接具有不同的熔池形态演变过程,光斑间距会影响双光束激光焊接熔池尺寸及焊缝形貌。双光束焊接过程中... 详细信息

以不锈钢为研究对象,对比研究了单、双光束激光焊接过程中的熔池形态和焊缝形貌,建立了二者之间的相关性。结果表明,单、双光束激光焊接具有不同的熔池形态演变过程,光斑间距会影响双光束激光焊接熔池尺寸及焊缝形貌。双光束焊接过程中匙孔之间的相互作用垂直于双光斑连线方向,形成强烈的熔体流动,而单光束焊接熔体向匙孔周围均匀流动。熔体流动方式的不同是导致单、双光束焊缝形貌差异的关键。

关键词：激光技术双光束激光焊接熔池行为焊缝形貌

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TIG电弧增材熔池行为的数值模拟研究现状

材料热处理学报 2020年第7期41卷 25-32页

作者：李春凤肖笑尹玉祥李晨张柯柯河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023

TIG(钨极惰性气体保护焊)电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率... 详细信息

TIG(钨极惰性气体保护焊)电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率,而熔滴的过渡形式和过渡频率直接影响沉积层的成形质量;热累积影响着成形件的微观组织和应力,可通过控制层间冷却时间来减少热累积;在进行TIG增材熔池数值模拟时,多选择高斯热源和双椭球热源模型。基于以上对TIG电弧增材制造的分析研究,对TIG电弧增材制造的研究方向进行了展望,主要包括建立熔滴与熔池的物理耦合模型和改进电弧热源模型两方面。

关键词： TIG电弧增材制造数值模拟熔滴过渡热累积熔池行为

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复吹转炉不同冶炼时期熔池行为的水模拟研究

钢铁研究学报 2006年第6期18卷 14-16页

作者：温良英陈登福董凌燕白晨光周远华廖明章金楠重庆大学材料科学与工程学院重庆400030 重庆钢铁股份公司钢铁研究所重庆400080

根据转炉生产过程中不同冶炼时期的特点,在冷态模型实验过程中充分考虑热态生产的实际情况,提出用水模拟“钢液”、“钢-渣”和“钢-渣-气”乳化熔体,探索实际生产过程中转炉内不同冶炼时期熔池的搅拌混匀特性、喷溅及熔体对炉壁的冲刷... 详细信息

根据转炉生产过程中不同冶炼时期的特点,在冷态模型实验过程中充分考虑热态生产的实际情况,提出用水模拟“钢液”、“钢-渣”和“钢-渣-气”乳化熔体,探索实际生产过程中转炉内不同冶炼时期熔池的搅拌混匀特性、喷溅及熔体对炉壁的冲刷作用。得出当冶炼进入氧化脱碳期(“钢-渣-气”乳化状态),熔体对炉壁的冲刷最严重,也是最容易发生喷溅和溢流的时期,而该时期底吹供气强度或顶枪枪位等对熔池搅拌混匀作用的影响没有冶炼初期(“钢液”或“钢+渣”)强,所得实验结果与实际生产情况基本一致。

关键词：复吹转炉冶炼时期熔池行为模型实验

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焊接热输入对MIG焊接熔池行为的影响

中国科学（E辑） 2002年第4期32卷 465-471页

作者：孙俊生武传松山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室济南250061

MIG焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分.根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池作用过程的物理本质,建立了电弧热流密度在变形熔池表面以及熔滴热焓量在熔池内部的分布模型.采用数值模拟技术研究了MIG焊接电弧热流... 详细信息

MIG焊接热输入包括焊接电弧热流和熔滴带入熔池的热焓量两部分.根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池作用过程的物理本质,建立了电弧热流密度在变形熔池表面以及熔滴热焓量在熔池内部的分布模型.采用数值模拟技术研究了MIG焊接电弧热流密度分布、熔滴热焓量分布模式、焊接熔池几何形状、温度场及流场的相互影响规律,并对计算模型的可靠性进行了实验验证.

关键词：焊接热输入 MIG 电弧热流熔滴热焓量分布模型熔池行为熔化极惰性气体保护电弧焊

基于FLOW-3D的GMAW焊熔池行为数值分析模型

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期35卷 36-39页

作者：胥国祥钱红伟朱杰胡庆贤 CHO Jungho SUN Jinbake 江苏科技大学江苏省先进焊接技术重点实验室镇江212100 韩国忠北国立大学机械工程学院青州28644

基于FLOW-3D软件,建立了GMAW焊传热和熔池流场的三维瞬态数值分析模型.电弧热输入和电弧压力均采用双椭圆分布模式描述,熔滴过渡过程则通过高温液态金属的质量和动量源项表征;同时,模型还考虑了电弧等离子体切应力、电磁力、重力、浮力... 详细信息

基于FLOW-3D软件,建立了GMAW焊传热和熔池流场的三维瞬态数值分析模型.电弧热输入和电弧压力均采用双椭圆分布模式描述,熔滴过渡过程则通过高温液态金属的质量和动量源项表征;同时,模型还考虑了电弧等离子体切应力、电磁力、重力、浮力等作用于熔池的主要应力.利用该模型对碳钢温度场及熔池流体流动进行模拟计算.结果表明:受熔滴冲击影响,熔池始终处于周期性震荡过程中,无法真正达到准稳态;同时,该模型能够模拟飞溅等焊接成形缺陷,继而可以更为全面、合理地描述焊接物理过程,为深入理解焊接内部机制提供有力支撑.

关键词： FLOW-3D软件 GMAW 熔池行为数值模拟