蒋海浪
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雷玉成
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冯波
机械工程材料
以铝-钛-镍-硅合金为填充材料,采用氩/氮混合等离子气体对SiC_p/6061Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,研究了不同成分合金填料对焊接接头组织与性能的影响.结果表明:填充Al-10Ti-10Ni-3Si合金的焊缝组织均匀、致密,存在少量50μm长的针状相,熔合区Al_3Ti相数量较中心区的减少,无灰色针状Al_4C_3相;填充Al-5Ti-5Ni-5si合金的焊缝中增强相数量较前者的有所减少,并呈无序分布,同样也无针状相;焊缝由A1N、Al_3Ti、TiC、Ni_3Al、NiTi_2、Ti_5Si_3等相组成;两种接头的抗拉强度分别为215.0 MPa和221.5 MPa.
关键词:
铝-钛-镍-硅合金
,
SiC_p/6061Al基复合材料
,
等离子弧
,
显微组织
李岩
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冯妍卉
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张欣欣
,
武传松
工程热物理学报
本文建立了描述等离子弧焊接熔池相变传热与流动的三维数理模型，考虑表面张力、电磁力和浮升力的作用，并针对等离子弧焊接特点，改进组合式体积热源模型，上部采用双椭球热源，下部采用圆锥体热源。重点分析了焊接熔池形状和温度场的演变过程，熔合线的模拟形状与实验焊缝吻合，较好地呈现了焊缝的凸起和熔池宽度，验证了数学模型和热源模型的正确性。本文还进一步开展了焊接功率和焊接速度的影响分析。研究结果表明，流动对焊缝形状的影响不容忽略，而表面张力在三个流动驱动力中占主导地位；焊接功率越大，焊接速度越小，越有利于焊件焊透，数值模拟得到优化的焊接功率和速度有益于实际焊接生产质量及效率。
关键词:
等离子弧
,
焊接
,
热源模型
,
表面张力
,
熔池
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
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
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Fe蒸气
,
熔池
,
小孔
,
等离子弧
,
数值分析
