杜宝帅
,
张忠文
,
胥国祥
,
李新梅
机械工程材料
采用热模拟试验模拟了单道次焊接Q690高强贝氏体钢焊接粗晶区热循环过程；研究了不同冷却时间（t8／5）下粗晶区的微观组织、冲击韧性、断口形貌和显微硬度。结果表明：当t8／5≤10s时粗晶区组织为板条贝氏体和粒状贝氏体，M／A岛含量较少，且呈细小片状和粒状，冲击韧性较高；t8／5〉10S后粗晶区组织为粒状贝氏体，而且M／A岛含量增加和尺寸增大，为粗大的岛块状形貌，粗晶区的韧性严重恶化。
关键词:
Q690钢
,
贝氏体
,
M
,
A岛
,
冲击韧性
,
焊接
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
,
林尚扬
金属学报
为了建立激光+ GMAW电弧复合焊接的体积热源作用模式, 根据激光深熔焊接的焊缝形状特征, 分析了激光焊接的热源作用特点, 提出了4类新的体积热源分布函数. 建立了激光焊接温度场的数值分析模型, 计算出了4类体积热源模式下的激光焊缝形状尺寸, 与实测结果进行了对比. 发现提出的4类体积热源模式能够较好地对激光焊接过程中激光热源对焊缝成形的作用进行表征, 是恰当的和适用的.
关键词:
激光焊接
,
heat source mode
,
weld formation
,
Hybrid welding
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
,
林尚扬
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.04.018
为了建立激光+GMAW电弧复合焊接的体积热源作用模式,根据激光深熔焊接的焊缝形状特征,分析了激光焊接的热源作用特点,提出了4类新的体积热源分布函数.建立了激光焊接温度场的数值分析模型,计算出了4类体积热源模式下的激光焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比.发现提出的4类体积热源模式能够较好地对激光焊接过程中激光热源对焊缝成形的作用进行表征,是恰当的和适用的.
关键词:
激光焊接
,
热源模式
,
焊缝成形
,
复合焊接
,
数值模拟
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
,
林尚扬
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.06.001
根据激光+脉冲GMAW电弧复合热源焊焊缝横断面的形状特点,从宏观的传热过程出发,提出了4类新颖的、适用的组合式体积热源的作用模式.将电弧热、熔滴热焓和激光热能分别描述为双椭圆分布,双椭球体分布和峰值热流递增-曲面旋转体分布.将适用的组合式体积热源作用模式应用于复合焊的温度场数值分析,计算出了不同工艺条件下的复合焊焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比,两者吻合情况良好.所建立的4类组合式体积热源充分考虑了复合焊的工艺特点,对焊缝形状尺寸的数值模拟精度较高,能定量体现温度场的变化规律.
关键词:
复合焊
,
激光焊
,
GMAW焊
,
组合式体积热源模式
,
焊缝成形
,
数值模拟
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
,
林尚扬
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.01.018
针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用.根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置.从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型.利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算.计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高.
关键词:
复合焊
,
脉冲GMAW
,
焊缝成形
,
组合式热源模型
,
数值模拟
,
熔合线走向
武传松
,
胥国祥
,
秦国梁
,
王旭友
,
林尚扬
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.08.017
焊接HAZ的热场特征,如HAZ的宽度和焊接热循环的参数等,对焊接接头的组织和性能有重要影响,是决定焊接接头质量的关键因素.本文应用已建立的复合热源焊的组合式体积热源模型,对Laser+GMAW-P复合热源焊的热场进行数值分析,定量研究了不同电弧功率对Laser+GMAW-P复合热源焊热影响区(HAZ)宽度和热循环参数等热场特征基础数据的影响规律,并与单激光焊和单GMAW-焊的情况进行了比较,以期从冶金上揭示复合热源焊的特点.
关键词:
复合热源焊
,
HAZ宽度
,
热循环
,
数值模拟
方臣富
,
陈志伟
,
胥国祥
,
胡庆贤
,
周航宇
,
时振
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00296
采用缆式焊丝进行CO2气体保护焊,利用焊接电弧多信息采集系统拍摄了缆式焊丝CO2气体保护焊电弧形态图像;用数码相机拍摄无缺陷焊缝横截面照片.基于实验结果分析了缆式焊丝CO2气体保护焊工艺机理.建立了缆式焊丝CO2气体保护焊有限元模型,对该工艺下温度场、应力-应变场进行了数值模拟.结果表明,缆式焊丝CO2气体保护焊具有束状电弧,其由多弧旋转耦合而成,热流密度更为集中;当缆式焊丝CO2气体保护焊单位长度焊缝的热输入为单焊丝CO2气体保护焊的2.9倍时,其熔深与熔宽分别为单丝CO2气体保护焊的4倍和1.7倍;在相同焊接条件下,缆式焊丝CO2气体保护焊热效率与埋弧焊相近,残余应力场分布与埋弧焊相似,但熔深大于埋弧焊,熔宽、热循环峰值温度、热影响区宽度均小于埋弧焊.焊缝横断面的计算结果与实验结果吻合较好,证明了所建热源模型的准确性.
关键词:
高效焊接
,
缆式焊丝
,
气体保护焊
,
工艺机理
,
有限元分析
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00174
从宏观传热学出发,综合考虑焊缝横断面形状特点及接头形式对焊接热流的影响,建立了适用的T型接头激光+GMAW复合热源焊的组合式热源模型.利用双椭球体热源模型描述电弧热流和熔滴热焓,采用热流峰值指数递增-锥体热源模型表征激光热输入,并通过坐标系转换的方法旋转热源模型,以考虑焊枪倾斜对焊接热流分布的影响,推导出适用于T型接头复合焊的热源模型表达公式,从而简化了T型接头焊接数值模拟中的模型加载过程.将所建立的模型用于不同焊接条件下铝合金T型接头激光+GMAW单侧双面焊接焊缝形状和尺寸的模拟计算,计算结果与实验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性；利用该模型计算了铝合金T型接头复合焊近缝区不同位置的热循环曲线,分析了铝合金T型接头复合焊热循环特征,为其组织和性能的预测奠定了基础.
关键词:
铝合金
,
T型接头
,
复合焊
,
热源模型
,
数值模拟
吴铭方
,
匡泓锦
,
王凤江
,
林红香
,
胥国祥
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00777
采用Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层对Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料进行部分瞬间液相扩散连接实验,研究保温时间对元素扩散及界面反应产物的影响,探讨了制约接头室温强度的因素,对比分析了在部分瞬间液相扩散连接过程中,辅助脉冲电流对元素扩散及接头强度的作用机制.结果表明,预置Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层通过部分瞬间液相扩散连接,在加热温度950℃,保温时间15～30 min条件下接头强度达到最大值.保温时间过短,活性元素Zr削弱基体强度,保温时间过长,Zr与Cu在界面生成金属间化合物降低了接头的强度.扩散焊过程中施加辅助脉冲电流能够有效缓解接头的残余应力,防止裂纹在脆性基体材料中扩展;但是同时促进了界面处的反应进程,显著提高了界面处Cu-Zr金属间化合物的形成速度,使得界面易成为接头的薄弱环节.
关键词:
Ti(C,N)-Al2O3
,
部分瞬间液相扩散连接
,
元素扩散
,
接头强度
,
辅助脉冲电流
胥国祥
,
张卫卫
,
刘朋
,
杜宝帅
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00464
考虑熔滴和小孔对熔池的影响,建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型.利用双椭球体热源描述电弧热输入,将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源,其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定;将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程,并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率;将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形,以简化计算过程,重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响.利用所建模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合热源焊小孔形态、熔池流体流动和温度场进行模拟计算,分析了激光+GMAW复合热源焊流场特征,探讨了激光功率对复合焊熔池动态行为的影响规律.结果表明,在1 m/min焊速条件下,GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷;当激光功率为500W时,驼峰缺陷消失,但熔池中无小孔产生,且流体流动模式与GMAW焊相近;而当激光功率增至2000w,熔池中出现小孔,使得流体流动模式更为复杂.将焊缝横断面形状尺寸的计算结果与实验结果进行比较,2者吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性.
关键词:
复合焊
,
熔池
,
流体流动
,
小孔
,
数值模拟
