张转转胥国祥武传松
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00319
为合理描述激光能量在小孔内的分布特征, 采用光线追踪法处理光线在小孔内的多次反射和孔壁的Fresnel吸收, 对线热源小孔模型做出了改进. 根据小孔形状尺寸的计算结果, 确定激光焊体积热源的分布参数. 将标定后的激光焊体积热源分布参数应用于激光+熔化极脉冲电弧(激光+GMAW-P)复合焊的组合式体积热源模型, 对TCS不锈钢复合焊准稳态温度场进行了数值分析. 开展了TCS不锈钢复合焊工艺实验, 将复合焊焊缝形状尺寸的模拟结果与实测结果进行了对比, 验证了所建立的复合焊热场模型. 基于小孔形状的复合焊热场模型能较好地模拟TCS不锈钢复合焊温度分布与焊缝成形. 利用该模型计算了不同工艺条件下TCS不锈钢焊接HAZ形状尺寸以及HAZ内不同位置处的热循环曲线, 分析了TCS不锈钢复合焊的热循环特征, 为接头组织与性能的预测分析奠定了基础.
关键词:
小孔形状
,
hybrid welding
,
TCS stainless steel
,
thermal model
,
thermal cycle
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-joint
,
hybrid welding
,
heat source model
,
numerical simulation
谷晓鹏
,
段珍珍
,
邓钢
,
谷晓燕
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.004
利用激光-MAG复合焊和MAG焊进行了厚板S355J2W+N低碳钢的焊接实验,分析了两种焊接方法接头的微观组织和力学性能.结果表明:复合焊和MAG焊焊缝接头均由焊缝区、过热区、重结晶区和不完全重结晶区构成,复合焊接头截面呈“高脚杯”状特点,焊缝填充量和热影响区宽度较MAG焊明显减小.复合焊由于冷却速率快,过热区魏氏组织略有增多,硬度高于MAG焊,抗拉强度和弯曲性能与MAG焊相比,无显著差异,均能够满足生产标准的要求.
关键词:
S355J2W+N
,
激光
,
MAG
,
复合焊
,
接头组织
,
性能
雷振
,
王旭友
,
游爱清
,
秦国梁
,
王威
,
林尚扬
稀有金属材料与工程
基于激光-MIG复合热源焊接实现了5A02铝合金与镀锌钢、镀铝钢及非镀层Q235钢的优质、高效熔-钎连接,并对焊缝的成形、接头的性能及微观结构作了分析.结果表明,利用该连接方法可以在高速焊接条件下实现铝/钢熔-钎连接,最高焊接速度可达5 m/min;得到的熔-钎接头的抗拉强度接近于该铝合金熔化焊接头的抗拉强度,接头的抗剪强度高于90 MPa;焊缝钎接界面处生成的金属间化合物主要为Fe_3Al、FeAl_2、Fe_2Al_5、FeAl_3,金属间化合物层厚度太薄或太厚均会影响接头的强度,化合物层厚度在1.5～4 μm范围内最佳.
关键词:
激光
,
复合焊接
,
铝合金
,
钢
,
熔-钎连接
胥国祥武传松秦国梁王旭友林尚扬
金属学报
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
,
pulsed GMAW
,
weld formation
,
combined volumetric heat source mode
,
numerical simulation
,
fusion line locus
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
