张敏
,
汪强
,
徐蔼彦
,
邢奎
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150117
利用元胞自动机和有限差分（ CA－FD）法，采用宏－微观两种尺度，将宏观温度场与微观枝晶生长过程耦合在一起，再现了Fe－0．06％C二元合金焊接熔池的凝固过程．同时，探讨了边界散热速率对焊接熔池中枝晶生长形貌及晶粒尺寸的影响；分析了形核基底数与枝晶生长间的关系；并用实验对模拟结果进行了验证．结果表明，在熔池凝固过程中，温度梯度沿散热边界向绝热边界方向不断减小，等温线弧度不断增大；熔池散热边界附近的液相中溶质浓度远远高于绝热边附近和模拟区域中心的液相溶质浓度；模拟区域内的温度梯度随着边界散热速率的增大而升高．此外，随着形核基底的增加，柱状晶数量基本不变；而等轴晶数量不断增多，分布范围逐渐扩大，但尺寸有所减小．模拟结果反映了焊接熔池的凝固过程，并与实验结果吻合，为实际焊接工艺的选取提供了一定的参考．
关键词:
焊接冶金
,
数值模拟
,
焊接熔池
,
宏-微观模型
,
微观组织
,
枝晶生长
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
菅晓霞
,
武传松
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00008
建立了包含Fe蒸气影响的等离子弧焊接一体化模型,其计算区域包含w极、等离子弧、熔池和小孔,通过在整个区域使用统一的控制方程实现各区域的自适应耦合.使用黏性近似法处理Fe蒸气的扩散系数.模拟了焊接电流分别为150,170和190A时,3种工艺条件下的穿孔过程中,Fe蒸气在阳极液态金属表面的产生、扩散及其在等离子弧中的聚集过程.对比分析了Fe蒸气对等离子弧的温度场、电场和熔池形态的实时影响.结果表明,Fe蒸气的产生决定于液态熔池温度分布.在等离子流力的作用下,Fe蒸气聚集在等离子弧的边缘区域,导致该区域的辐射损失增加、电流密度降低.而弧柱中心区域受Fe蒸气的影响较小.与不考虑Fe蒸气影响的等离子弧焊接模型相比,考虑Fe蒸气影响时计算出的焊缝尺寸与实验测试值更接近.
关键词:
等离子弧焊接
,
Fe蒸气
,
熔池
,
小孔
,
等离子弧
,
数值分析
陈琪昊
,
林三宝
,
杨春利
,
范成磊
,
曲宏韬
中国有色金属学报
为了改善2A14铝合金TIG焊接头的显微组织与力学性能,在TIG焊过程中,利用超声变幅杆对焊缝进行超声冲击,超声通过固体母材和焊缝传入熔池内,影响熔池的流动及凝固,从而达到细化焊接接头晶粒和提高接头力学性能的目的,利用激光测振仪对熔池表面的振动进行测量.结果表明:超声冲击使焊接接头的显微组织发生明显的变化,焊缝中心和熔合区的晶粒由柱状晶变为了等轴晶,晶粒尺寸减小,第二相尺寸变小且分布更加分散.超声冲击使接头抗拉强度提高,抗拉强度由246.18MPa提高到265.50MPa,断后伸长率由5.33％增加到6.47％.超声冲击使熔池的流动性增强,导致熔池内温度更加均匀;温度梯度减小,有利于等轴晶的形成及晶粒的细化.
关键词:
铝合金
,
超声冲击
,
TIG焊接
,
熔池
,
显微组织
,
力学性能
秦继林
,
张玉
,
国海涛
,
郑春光
兵器材料科学与工程
运用COMSOL软件建立6061-T8铝合金激光焊接的数值仿真模型,在考虑表面吸收率的情况下,分析不同激光功率、不同焊接速度对焊接过程的影响.仿真结果表明,当激光功率较低时,焊件表面不会形成小孔,该焊接过程只是进行热传导;随着合金表面吸收率的增加,熔融时间先减小后基本保持不变;随着激光功率的增加,焊接深度和宽度逐渐增加;而随着焊接速度的增加,焊缝深度和宽度逐渐减小.
关键词:
6061-T8铝合金
,
激光焊接
,
熔池
