LIANG Yong ZENG Xiaoyan TONG Baiyun SI Zhongyao Institute of Metal Research
,
Academia Sinica
,
Shenyang
,
China LIANG Yong
,
Professor
,
Institute of Metal Research.Academia Sinica
,
Shenyang 110015
,
China
金属学报(英文版)
The effect of the laser processing parameters on the composition uniformity and shape coefficient of fusion zone with laser surface alloyed Cr plated on medium carbon low alloy steel has been studied.It was found that the composition uniformity depends on the shape coefficient of fusion zone,and the later is a function of both power density and interaction time.If the power density is fixed to a certain value,the shape coefficient is directly,propor- tional to the interaction time.A completely,uniform molten pool can be obtained,when the shape coefficient is between 1.6 and 3.0.
关键词:
laser alloying
,
null
,
null
,
null
王荣
,
沈国斌
,
魏德强
材料热处理学报
根据电子束表面扫描过程的实际情况,建立了铝合金电子束表面扫描处理的温度场有限元模型,分析了电子束处理后表面熔池的形态。仿真过程中,考虑了试样表面的热辐射和材料的相变,并用实验验证了仿真结果,讨论了电子束加速电压、下束时间对熔池尺寸的影响。结果表明：采用电子束表面处理技术,在铝合金材料表面可以获得细小的晶粒组织;在温度场的仿真过程中,模拟得到的熔池的尺寸与实验所测相吻合;仿真得到试样表面温度场分布均匀,试样表面的温度场呈带状分布,横截面处的温度场分布呈梯度分布;熔池的深度和宽度随着电子束加速电压和下束时间的增加而增加。
关键词:
电子束
,
表面处理
,
温度场
,
熔池
,
热流密度
徐斌
,
胡庆贤
,
陈树君
,
蒋凡
,
王晓丽
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00518
基于流体动力学原理, 同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响, 建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型. 利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用, 提出了可以维持小孔稳定的“孔内固体搅动式”计算方法. 为了提高计算效率, 建立了相对焊缝纵截面对称的计算区域; 计算过程利用流体体积函数(VOF)法追踪小孔边界, 基于FLUENT软件对穿孔型等离子弧准稳态焊接过程进行了数值模拟, 得到了准稳态焊接过程中小孔、熔池及流场的动态变化行为, 分析了穿孔型等离子弧焊接(K-PAW)准稳态过程的稳定性, 探讨了影响小孔稳定的工艺因素, 最后进行了计算模型的验证实验. 结果表明, 在设定的焊接工艺参数下, 3.0 s之后焊接过程达到准稳态, 准稳态焊接过程中小孔前壁熔池较薄, 平均厚度为0.6 mm, 且小孔前壁有一定倾斜现象, 使得背面小孔中心相对焊接中心向后偏移, 焊接不同时刻偏移量在0.46~0.97 mm之间波动. 在准稳态焊接过程中熔池内存在稳定的逆时针涡流, 计算所得的背面小孔宽度与实验结果吻合良好.
关键词:
K-PAW准稳态过程
,
小孔
,
熔池
,
流场
,
数值模拟
吴宣楠
,
冯妍卉
,
李岩
,
李亚飞
,
张欣欣
,
武传松
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00020
针对穿孔等离子弧焊接工艺,建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型,描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程,通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律.模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好,验证了数学模型的合理性.研究结果表明:W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的;等离子弧在工件上部呈现出“钟形”,而在中心轴线处因进入小孔呈细长的“锥形”;高速Ar气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低,小孔内出现高压区和Ar气等离子体的返流现象;熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒“喇叭形”.进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟.极差分析表明,焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要,即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑,以获得良好的焊缝形状.
关键词:
等离子弧
,
焊接
,
熔池
,
耦合
,
正交试验
王理林
,
林鑫
,
王永辉
,
宇红雷
,
黄卫东
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00527
采用透明模型合金丁二腈-2.0％(质量分数)乙醇(SCN-2.0％Eth),实时观察了在单晶基材(001)晶面上进行激光重熔时,扫描方向偏离基材[100]晶向不同角度时熔池内枝晶生长的演化过程.研究发现,当沿平行[100]晶向的方向进行扫描时,熔池最后演变为[010]枝晶列和[0/10]枝晶列平行对称生长;当扫描方向与[100]晶向的夹角为20°时,整个熔池呈现不对称振荡生长模式,即一侧一直呈[01-0]枝晶列生长,另一侧呈[100]枝晶列和[010]枝晶列相互竞争交替生长;当扫描方向与[100]晶向的夹角达45°时,熔池一直呈现为[100]枝晶列和[0-10]枝晶列相互垂直生长.根据枝晶择优生长准则,建立了一个描述熔池内枝晶生长行为的模型,很好地解释了实验结果.结果表明,熔池内凝固组织受熔池形态和基材晶体取向共同影响.
关键词:
激光重熔
,
单晶
,
熔池
,
枝晶
,
透明模型合金
,
实时观察
徐斌
,
胡庆贤
,
陈树君
,
蒋凡
,
王晓丽
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00518
基于流体动力学原理,同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响,建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型.利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用,提出了可以维持小孔稳定的“孔内固体搅动式”计算方法.为了提高计算效率,建立了相对焊缝纵截面对称的计算区域;计算过程利用流体体积函数(VOF)法追踪小孔边界,基于FLUENT软件对穿孔型等离子弧准稳态焊接过程进行了数值模拟,得到了准稳态焊接过程中小孔、熔池及流场的动态变化行为,分析了穿孔型等离子弧焊接(K-PAW)准稳态过程的稳定性,探讨了影响小孔稳定的工艺因素,最后进行了计算模型的验证实验.结果表明,在设定的焊接工艺参数下,3.0s之后焊接过程达到准稳态,准稳态焊接过程中小孔前壁熔池较薄,平均厚度为0.6 mm,且小孔前壁有一定倾斜现象,使得背面小孔中心相对焊接中心向后偏移,焊接不同时刻偏移量在0.46～0.97 mm之间波动.在准稳态焊接过程中熔池内存在稳定的逆时针涡流,计算所得的背面小孔宽度与实验结果吻合良好.
关键词:
K-PAW准稳态过程
,
小孔
,
熔池
,
流场
,
数值模拟
陈智勇
,
王璟博
,
田勇
钢铁
doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160189
板坯火焰清理是利用高温火焰气割、熔除作用去除表面缺陷,获得高质量产品的一种方法.目前,火焰清理机的研究主要集中在提高生产加工精度、优化控制过程、合理分配介质配比等方面.采用CFD软件模拟仿真烧嘴火焰可以清晰地反映火焰流动规律,揭示其本质,以解决实际问题.以鞍钢炼钢总厂装备的火焰清理机烧嘴作为研究对象,建立烧嘴介质流场数学模型,利用CFD瞬态燃烧模拟方法模拟火焰清理机烧嘴火焰由预热态转向清理态的全过程,得出了烧嘴处于各工作状态下火焰温度场和速度场,通过对结果的分析,揭示烧嘴火焰内部特性及板坯熔池生长规律,为烧嘴的功能特性分析和优化设计提供理论依据.
关键词:
火焰清理机
,
烧嘴
,
CFD
,
熔池
