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Research on the process and molten pool flow mechanism of laser cladding Inconel 625 被引量:1
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作者 Hu Xiaofeng Pan Jiajing +3 位作者 An Zhou Lyu Xingyue Lu Kun Wang Zifu 《China Welding》 2024年第4期32-41,共10页
In order to investigate the process of laser cladding(LC)Inconel 625 alloy powder on Q235 steel plate,this paper focuses on analyzing the effects of different process parameters on the temperature field,stress field a... In order to investigate the process of laser cladding(LC)Inconel 625 alloy powder on Q235 steel plate,this paper focuses on analyzing the effects of different process parameters on the temperature field,stress field and flow behavior of the molten pool through a combination of finite element simulation and experiment.The simulation part established a geometric model,applied the Goldak double el-lipsoid heat source model,and simulated the LC process by varying the laser power and scanning speed.For the experimental part,LC equipment was used,parameters such as laser power and scanning speed were adjusted,and the molten pool dynamics were observed by in-frared temperature measurement and high-speed photography.The results show that the laser power and scanning speed are the key factors affecting the quality of cladding,and the experimental observation coincides with the simulation results,which verifies the validity of the simulation method and provides theoretical basis and experimental support for the optimization of the LC process. 展开更多
关键词 laser cladding Inconel 625 numerical simulation temperature field molten pool flow
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Simulating molten pool features of shipbuilding steel subjected to submerged arc welding
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作者 Ming Zhong Lei Jiang +3 位作者 Hang-yu Bai Somnath Basu Zhan-jun Wang Cong Wang 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期569-579,共11页
Submerged arc welding process has been simulated to investigate the molten pool features of EH36 shipbuilding steel.One case only involved the surface tension model,and another one involved both the surface tension mo... Submerged arc welding process has been simulated to investigate the molten pool features of EH36 shipbuilding steel.One case only involved the surface tension model,and another one involved both the surface tension model and the interface tension model.The role of interface tension during welding is revealed,and the evolution of molten pool morphology is understood by comparing the surface temperature distribution,surface tension and interface tension distribution,and the streamline of the molten pool for the two cases.When the interface tension model is disregarded,a flow conducive to the outward expansion is formed in the surface area of the molten pool,resulting in a small weld depth-to-width ratio.After applying the interface tension model,the expanding outward flow is restrained,which leads to a deep penetration morphology with a large weld depth-to-width ratio due to the inward flow governed by the Marangoni forces.The simulation results involving the interface tension model have been verified with satisfactory predictability. 展开更多
关键词 Numerical simulation molten pool flow Submerged arc welding Interface tension model Shipbuilding steel
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基于Flow3D软件对激光熔覆工艺过程的仿真研究 被引量:1
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作者 朱琳 许晓伟 刘壮 《数字印刷》 CAS 北大核心 2022年第3期107-114,共8页
为了更好的了解工艺参数对激光熔覆过程的影响,本研究采用高斯面热源模型,通过Flow3D软件对激光与氮化硼复合粉末涂层的相互作用过程中温度场的分布以及涂层的演变过程进行了数值仿真模拟,结果表明当激光功率P=660W、扫描速度V=0.14m/s... 为了更好的了解工艺参数对激光熔覆过程的影响,本研究采用高斯面热源模型,通过Flow3D软件对激光与氮化硼复合粉末涂层的相互作用过程中温度场的分布以及涂层的演变过程进行了数值仿真模拟,结果表明当激光功率P=660W、扫描速度V=0.14m/s、光斑直径D=12μm时,单道熔覆层的成形效果最好。并根据最佳单道熔覆参数,以理论计算的搭接率设为模拟中的激光扫描间距进行双道搭接实验,得到最佳激光扫描间距为d=30μm,此时成形效果最佳,且无明显搭接痕迹。本研究探讨了不同工艺参数对熔覆层的影响,可为后续激光加工方法与技术的发展提供理论支撑。 展开更多
关键词 双道搭接 激光熔覆 氮化硼复合涂层 flow3D 熔池流动
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基于动网格技术的CMT-WAAM熔池温度场与流场数值模拟
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作者 申俊琦 张帆 +1 位作者 胡绳荪 耿辉 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第2期147-156,共10页
针对基于冷金属过渡(CMT)技术的镁合金摆动电弧增材制造(WAAM)过程,采用流体体积(VOF)法和动网格(DM)技术建立了分别考虑熔滴和熔池受力情况的三维瞬态数值模型,研究了熔滴过渡和熔池流动过程中的温度场和速度场变化.结果表明,相应试验... 针对基于冷金属过渡(CMT)技术的镁合金摆动电弧增材制造(WAAM)过程,采用流体体积(VOF)法和动网格(DM)技术建立了分别考虑熔滴和熔池受力情况的三维瞬态数值模型,研究了熔滴过渡和熔池流动过程中的温度场和速度场变化.结果表明,相应试验结果验证了所建立数值模型的有效性,熔池和熔滴尺寸参数模拟的误差均在10%之内.在CMT-WAAM开始阶段,基板表面和焊丝在电弧热作用下熔化分别形成熔池和熔滴.在焊丝向熔池送进过程中,熔滴不断长大,并在表面张力作用下长成球形.熔滴金属的热量主要通过热传导的形式向熔池传递,熔池最高温度随着熔滴金属的过渡而升高,熔池最高温度可达2100.0K;随着焊丝的回抽,熔池最高温度降低至1763.6K.随着焊丝向熔池送进,熔滴的最大速度从1.87 m/s逐渐减小到1.07 m/s,而熔池的最大速度仅为0.87 m/s.当熔滴金属前端与熔池发生接触后,液态金属的最大速度可达到4.21 m/s;随着焊丝的机械回抽,液态金属的最大速度在1.69~4.90 m/s范围内波动.当熔滴与熔池接触发生短路时,熔滴金属从熔池表面流向熔池底部和熔池两侧,增强了对熔池底部和熔池两侧的搅拌作用,使得熔池体积增加;当熔滴从焊丝端部脱离后,熔池中液态金属从熔池底部流向熔池表面和熔池两侧,熔池温度和流体速度随之降低,从而减缓了熔池体积的增加.此外,熔池自由表面在摆动电弧作用下呈现波浪式变形. 展开更多
关键词 动网格 电弧增材制造 熔滴过渡 熔池流动 数值模拟
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底吹对环缝-孔氧枪炼钢转炉混匀效率影响的数值模拟
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作者 李超 闫浩炜 +4 位作者 田勇 于海岐 郭鹏越 安希忠 张浩 《钢铁》 北大核心 2025年第7期242-250,共9页
采用数值模拟方法系统研究了新型“环缝-孔”氧枪在顶底复吹转炉中的熔池混合效率及流场动力学特性。重点探讨了底吹气泡羽流与顶吹射流的相互作用机制及其对熔池流动和混合行为的影响。研究结果表明,与传统氧枪相比,新型氧枪设计有效... 采用数值模拟方法系统研究了新型“环缝-孔”氧枪在顶底复吹转炉中的熔池混合效率及流场动力学特性。重点探讨了底吹气泡羽流与顶吹射流的相互作用机制及其对熔池流动和混合行为的影响。研究结果表明,与传统氧枪相比,新型氧枪设计有效解决了熔池中心区域的低速死区问题。在顶底复吹协同作用下,熔池流动速率显著提高,物质传递效率得到明显改善。研究发现,底吹工艺参数对熔池流场具有重要调控作用。当底吹速度由8 m/s增加至20 m/s时,熔池湍流强度增强,涡流中心逐渐向外迁移。此外,底吹气泡羽流与顶吹射流之间的相互作用会改变射流的冲击面积和穿透深度,进而优化熔池流场分布,提高混合效率。在顶吹流量比为全喷嘴顶吹、1∶24及1∶17时,随着底吹速度的增加,混匀时间逐渐减小。然而,当顶吹流量比为1∶12时,底吹气泡羽流与汇聚射流之间的干涉会导致动能耗散,反而削弱搅拌效率的提升效果。基于上述研究,优化氧枪结构及顶底复吹工艺参数可有效提升熔池混合效率,降低能耗与碳排放,实现冶金过程的降本增效。该研究有助于推动钢铁行业技术创新,提升生产效率和产品质量,为实现钢铁行业的可持续发展提供有力支持,同时为钢铁行业实施极致能效工程、探索绿色低碳转型路径提供了重要的理论支撑和技术指导。 展开更多
关键词 顶底复吹转炉 “环缝-孔”氧枪 混匀效率 数值模拟 氧枪射流 多相流模型 底吹强度 熔池流动特性
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磁场辅助增材制造金属的微观组织及力学性能研究进展
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作者 杨未柱 牛启超 +4 位作者 樊哲铭 方宇辉 赵哲南 苏晓璐 李磊 《热加工工艺》 北大核心 2025年第14期20-35,共16页
金属增材制造技术无需模具、不受结构限制,在各行业得到广泛应用,已成为制造复杂形状产品的有效途径,但它仍面临成形构件易产生缺陷、材料各向异性、裂纹及元素偏析等问题。磁场辅助增材制造(M-FAAM)具有磁场形式多样、非接触式控制、... 金属增材制造技术无需模具、不受结构限制,在各行业得到广泛应用,已成为制造复杂形状产品的有效途径,但它仍面临成形构件易产生缺陷、材料各向异性、裂纹及元素偏析等问题。磁场辅助增材制造(M-FAAM)具有磁场形式多样、非接触式控制、调控效果显著等特点,为金属增材制造的微观组织与力学性能调控提供了创新途径。本文系统梳理了磁场对增材制造过程的影响机制,分析了沉积缺陷的形成机制及其调控效果,综述了磁场对微观组织调控和力学性能的影响。现有研究显示磁场辅助能影响熔池流动传热,调控凝固组织晶粒尺寸、枝晶生长形貌和沉积缺陷,并改善材料力学性能。但磁场辅助的熔池运动行为调控机理、熔池凝固过程影响机理和微观组织与力学性能关联关系等方面较为复杂。未来,需在揭示磁场对熔池流动和微观组织的精确调控机制、建立磁场参数/工艺-微观组织-力学性能关联关系、开发适用于增材制造的新型磁场调控技术等方面进一步深入,以推动M-FAAM在工程实际中的应用,实现高质量的金属增材制造。 展开更多
关键词 磁场 金属增材制造 熔池流动 熔池凝固 沉积缺陷
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同步气体冷却下薄板激光熔覆数值模拟及实验研究 被引量:1
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作者 吴志鹏 乌日开西·艾依提 张宇涛 《表面技术》 北大核心 2025年第5期176-187,共12页
目的解决薄板在激光熔覆过程中产生复杂残余应力、变形及晶粒粗大等问题,提高熔覆层的质量和零件装配可靠性。方法提出一种液氮冷却氮气的激光熔覆同步气体冷却方法。采用双椭球热源,综合考虑随温度变化的热物性参数、热传导、热辐射、... 目的解决薄板在激光熔覆过程中产生复杂残余应力、变形及晶粒粗大等问题,提高熔覆层的质量和零件装配可靠性。方法提出一种液氮冷却氮气的激光熔覆同步气体冷却方法。采用双椭球热源,综合考虑随温度变化的热物性参数、热传导、热辐射、光粉相互影响、凝固过程中相变潜热的作用,建立同步气体冷却的激光熔覆三维数值模型,对不同冷却距离(d)下的瞬态温度场、熔池流场及应力演变过程进行数值计算。同时,利用热电偶对温度场分布进行验证,并采用扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪分析其显微组织及涂层的硬度。结果引入冷却氮气增强了熔池表面与外界环境之间的热交换,从而改善了熔池的温度分布,加快了熔池的冷却速度。常规激光熔覆和同步气体冷却激光熔覆的熔池流场变化趋势基本相同,呈现中心向四周流动,中心流速小,边缘流速大,熔池前方的流速大于熔池后方。当冷却距离为5mm时,基体横向最大残余应力由204 MPa降至181 MPa,熔覆层顶部残余应力从190 MPa降至172 MPa,界面结合区残余应力从234 MPa降至211MPa,基板两侧翘曲变形量减少了50%。当冷却距离为10mm时,涂层的晶粒组织明显细化,中部柱状晶的无序排列程度明显增大,涂层的显微硬度从348.2HV0.2提高到375HV0.2。结论该方法可以有效减小基体的残余应力和变形,为更好控制激光熔覆涂层的晶粒和微观组织提供了一种新方法。 展开更多
关键词 激光熔覆 同步气体冷却 残余应力 熔池流场 显微组织 数值模拟
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2195铝锂合金异种波长复合激光焊接熔池流动对微观组织的影响
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作者 赵艳秋 李响 +2 位作者 崔晓杰 刘睿祖 占小红 《焊接学报》 北大核心 2025年第12期94-103,共10页
异种波长复合激光焊接技术有效结合了不同波长激光束作为独立焊接热源的优点,可适用于常规光源难以焊接的金属材料,在激光加工领域拥有巨大的应用潜力.针对2195铝锂合金开展异种波长复合激光焊试验,分析不同激光热源作用下的焊接接头微... 异种波长复合激光焊接技术有效结合了不同波长激光束作为独立焊接热源的优点,可适用于常规光源难以焊接的金属材料,在激光加工领域拥有巨大的应用潜力.针对2195铝锂合金开展异种波长复合激光焊试验,分析不同激光热源作用下的焊接接头微观组织,并建立了焊接过程热-流耦合模型,探究焊接过程熔池流动行为对微观组织分布特征的影响规律.结果表明,与单一光纤激光焊相比,异种波长复合激光焊过程中熔池流动行为增加了腰部区域,包含晶核的较冷混合液体进入熔池内部的能力,使得焊缝腰部区域形成了尺寸更大的等轴晶带(non-dendritic equiaxed zone,EQZ)区域,且等轴细晶晶粒尺寸显著增加,此外,焊缝中柱状树枝晶的生长方向大致垂直于EQZ边界. 展开更多
关键词 异种波长复合激光焊 2195铝锂合金 熔池流动 微观组织 等轴晶带
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铝铜合金焊接完整流动熔池凝固的MPF-LBM建模及显微组织演变行为分析
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作者 刘湘波 杜心伟 +2 位作者 王猛 蔡佳思 魏艳红 《焊接学报》 北大核心 2025年第9期18-27,共10页
2219铝合金在推进剂储罐生产中的价值及相场法在显微组织预测中的潜力广受关注,然而,当前考虑熔体流动和枝晶固相运动的完整熔池凝固演变行为尚不明确,建立了多相场-格子玻尔兹曼模型,开发了大批量枝晶生长模拟加速算法、大计算域CPU并... 2219铝合金在推进剂储罐生产中的价值及相场法在显微组织预测中的潜力广受关注,然而,当前考虑熔体流动和枝晶固相运动的完整熔池凝固演变行为尚不明确,建立了多相场-格子玻尔兹曼模型,开发了大批量枝晶生长模拟加速算法、大计算域CPU并行算法和自主知识产权的Fortran求解器,实现了完整流动熔池的动态凝固模拟,结果与实测的枝晶形貌和晶粒结构/尺寸吻合良好.结果表明,熔体流动会冲涮固-液界面前沿的富溶质层形成溶质涡流、使等轴晶发生平移、旋转和碰撞;枝晶运动会挤压富溶质层,并在运动枝晶后方形成溶质滞后输运效应,显著影响溶质分布;熔体流动和枝晶运动会造成枝晶非对称生长,加剧显微组织各向异性.纵截面焊缝由短柱状晶和致密等轴晶组成,等轴晶间的液相通道中发生溶质偏析并演变为网状共晶,熔池流动会在焊缝顶层形成大间隙等轴晶带. 展开更多
关键词 多相场-格子玻尔兹曼 完整流动熔池 熔体流动 溶质对流 固相运动
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万瓦级激光扫描焊接驼峰焊道的形成规律及控制措施
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作者 李林 雷振 +2 位作者 孙谦 蒋宝 武震东 《焊接》 2025年第10期1-7,共7页
【目的】该文研究了8 mm厚碳钢板万瓦级激光扫描全熔透焊接羽辉形态和背面熔池流动特征,分析了焊缝背面驼峰形成原因,旨在提出改善驼峰焊道形成的方法,以实现万瓦级激光扫描焊的单面焊背面稳定成形。【方法】利用2台高速摄像系统对8 mm... 【目的】该文研究了8 mm厚碳钢板万瓦级激光扫描全熔透焊接羽辉形态和背面熔池流动特征,分析了焊缝背面驼峰形成原因,旨在提出改善驼峰焊道形成的方法,以实现万瓦级激光扫描焊的单面焊背面稳定成形。【方法】利用2台高速摄像系统对8 mm厚碳钢板进行万瓦级激光扫描全熔透焊接试验采集信息,研究羽辉形态和背面熔池流动特征,分析驼峰形成原因,提出通过激光扫描的方式改善驼峰焊道的形成。同时,尝试利用激光扫描热源方式抑制羽辉的反冲效果,通过工艺优化有效增加背面熔池面积及表面张力,促进大尺寸液柱熔体的快速回流。【结果】研究结果表明,熔透焊接时,焊缝背面熔池在匙孔蒸汽反作用力下首先形成凸起状液柱,随着焊接持续,不断有新的金属熔体涌进液柱内,同时在熔池表面张力作用下,液柱内的熔体不断被牵引出并回流至后端熔池内。当液柱涌入的金属速度过快超出回流速度时,会出现较大尺寸液柱沿回流方向整体后移的现象,由于该部分金属熔体体积较大,难以通过表面张力重新回到熔池内,最终冷却凝固形成驼峰。【结论】通过利用激光扫描热源方式抑制羽辉的反冲效果,同时通过工艺优化有效增加背面熔池面积及表面张力,促进大尺寸液柱熔体的快速回流,成功实现了万瓦级激光扫描焊的单面焊背面稳定成形。 展开更多
关键词 万瓦级 激光扫描 驼峰焊道 熔池流动 羽辉反冲 背面成形
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铝合金电子束焊接钉尖缺陷形成机理分析
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作者 王廷 崔宏健 +2 位作者 宋德斌 任科先 曾如川 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期9-14,共6页
文中采用数值模拟方法研究了5B70铝合金电子束焊接钉尖缺陷特征及其形成过程与熔池流动和匙孔演变的关系.首先提出了基于射线追踪的电子束焊接热源模型,同时模型中考虑了功率密度在金属蒸气中的衰减,其次建立了综合的焊接流场模型,考虑... 文中采用数值模拟方法研究了5B70铝合金电子束焊接钉尖缺陷特征及其形成过程与熔池流动和匙孔演变的关系.首先提出了基于射线追踪的电子束焊接热源模型,同时模型中考虑了功率密度在金属蒸气中的衰减,其次建立了综合的焊接流场模型,考虑了表面张力、重力、浮力、反冲压力和马兰戈尼对流等主要作用力.分析了钉尖缺陷产生的原因.结果表明,钉尖缺陷的动态演化过程受液态金属流动、温度变化和固/液界面推进速率的综合影响.钉尖缺陷内壁不光滑特征源于冷却速率和液体流动引发的非均匀凝固行为.熔池底部液态金属有限的体积和较差的流动性导致钉尖缺陷容易出现在焊缝根部位置.通过适当工艺使匙孔保持张开的状态,降低熔池底部温度梯度,可以提高匙孔稳定性,改善熔池底部流动性,有助于抑制钉尖缺陷的产生. 展开更多
关键词 电子束焊接 钉尖缺陷 数值模拟 熔池流动 电子束热源 铝合金
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铝合金激光焊接熔池中气泡运动与气孔相关性分析 被引量:13
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作者 李俐群 孟圣昊 彭进 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1-6,共6页
以5052铝合金作为试验材料,通过对焊接过程中熔池流动及生成气孔运动轨迹的观察研究了激光自熔焊、激光填丝焊中气孔的形成过程及其影响因素.结果表明,在激光自熔焊过程中,低速焊时熔池流动紊乱,气泡沿熔池底部边缘向后方运动;高速焊时... 以5052铝合金作为试验材料,通过对焊接过程中熔池流动及生成气孔运动轨迹的观察研究了激光自熔焊、激光填丝焊中气孔的形成过程及其影响因素.结果表明,在激光自熔焊过程中,低速焊时熔池流动紊乱,气泡沿熔池底部边缘向后方运动;高速焊时熔池流动稳定,气泡沿匙孔后壁向上运动.焊丝的送入对熔池和匙孔的稳定性有较大的影响,熔池内液体流动紊乱,阻碍了匙孔末端生成气泡的运动,从而大幅增加焊缝中残留气孔的数量.相对于前送丝方式,后送丝时,送进的焊丝对熔池及其内部匙孔的影响更大,熔池内液体流动紊乱,气泡运动轨迹更长,焊缝中残留气孔数量更多. 展开更多
关键词 铝合金 激光填丝焊 气孔 熔池流动 气泡运动
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表面张力对激光深熔焊熔池流动的影响 被引量:6
13
作者 李俐群 郝雨 彭进 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期13-19,161,共8页
为研究激光深熔焊中表面张力对熔池流动行为及熔池形貌的影响,获得活性剂对Q235低碳钢和304L不锈钢焊缝截面形貌的影响规律.基于有限元计算软件Fluent,计算分析了激光深熔焊时表面张力在改变熔池流动行为中的重要作用.结果表明,未添加... 为研究激光深熔焊中表面张力对熔池流动行为及熔池形貌的影响,获得活性剂对Q235低碳钢和304L不锈钢焊缝截面形貌的影响规律.基于有限元计算软件Fluent,计算分析了激光深熔焊时表面张力在改变熔池流动行为中的重要作用.结果表明,未添加活性剂焊接时,熔池液态金属的表面张力温度系数为负,熔池表面熔融金属以匙孔为中心由内向外流动,焊缝横截面形貌宽且浅.添加活性剂焊接后,表面张力温度系数为正值,在熔池表面形成了由外向内的反向流动,形成了窄且深的焊缝形貌.随表面张力温度系数绝对值的增大,表面张力变大,流体流动速度增大. 展开更多
关键词 激光深熔焊 表面张力 熔池流动 表面张力温度系数 活性剂
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双辊铸轧熔池内钢液流动行为研究进展 被引量:5
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作者 侯晓东 朱光明 谷万里 《铸造技术》 CAS 北大核心 2009年第12期1609-1611,共3页
综述了双辊铸轧熔池内钢液流场研究的新进展,分析了影响熔池钢液流动的主要因素,包括水口的结构尺寸、熔池液面高度及波动、拉速、注流冲击深度及凝固区紊流状况等。只有对这些影响因素及其交互作用进行综合分析,才能对铸轧熔池的流畅... 综述了双辊铸轧熔池内钢液流场研究的新进展,分析了影响熔池钢液流动的主要因素,包括水口的结构尺寸、熔池液面高度及波动、拉速、注流冲击深度及凝固区紊流状况等。只有对这些影响因素及其交互作用进行综合分析,才能对铸轧熔池的流畅质量进行优化,进而提高薄带质量。 展开更多
关键词 双辊薄带 熔池 铸轧 水口 钢液流场
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15-5PH钢K-TIG焊熔池流动行为分析 被引量:4
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作者 冯涛 吕祚翔 +1 位作者 刘俊 段琼 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期91-96,I0006,共7页
采用K-TIG焊实现15-5PH钢中厚板的焊接,并借助示踪法研究K-TIG焊熔池的流动行为.结果表明,KTIG穿孔型焊接时,焊缝上部为马兰戈尼对流圈,下部为表面张力与洛伦兹力导致的对流圈,两个对流圈中间为过渡区.示踪法表明,熔池上部和下部W元素... 采用K-TIG焊实现15-5PH钢中厚板的焊接,并借助示踪法研究K-TIG焊熔池的流动行为.结果表明,KTIG穿孔型焊接时,焊缝上部为马兰戈尼对流圈,下部为表面张力与洛伦兹力导致的对流圈,两个对流圈中间为过渡区.示踪法表明,熔池上部和下部W元素呈弧形分布于对流圈外围,而在过渡区中W元素未出现明显形状.熔池下方对流圈EDS分析结果表明,熔池下方的熔融金属以内旋方式流动.熔池流动计算及试验结果均表明,熔池上部和下部流动剧烈,但是中间层流动加速度很小,且随着焊接热输入的增大,中间层流动加速度有降低的趋势,中间层晶粒有长大趋势.创新点:(1)通过试验和计算,发现在K-TIG穿孔型焊接过程中,熔池分成3个区域.其中熔池中部区域熔融液体流动速度缓慢.(2)通过熔池形状进行表征分析,发现在熔池中部,熔融金属流动的加速度较小,且随着热输入的增加,流动加速度有降低的趋势. 展开更多
关键词 15-5PH钢 K-TIG焊 示踪法 熔池流动加速度
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K-PAW准稳态过程小孔与熔池动态行为的数值模拟 被引量:2
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作者 徐斌 胡庆贤 +2 位作者 陈树君 蒋凡 王晓丽 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期804-810,共7页
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... 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0.6mm,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0.46~0.97mm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. 展开更多
关键词 K—PAW准稳态过程 小孔 熔池 流场 数值模拟
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送丝速度对电弧增材熔池流动及焊道成形影响的数值模拟 被引量:2
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作者 周祥曼 傅子川 +4 位作者 柏兴旺 田启华 方东 付君健 张海鸥 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期109-116,I0009,共9页
通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态,分析了送丝速度对焊道形貌的影响.结果表明,当送丝速度较小时,基板接受的电弧热较多,熔池的熔深较深且流动性较强,成形焊道较宽且高度较低;随着... 通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态,分析了送丝速度对焊道形貌的影响.结果表明,当送丝速度较小时,基板接受的电弧热较多,熔池的熔深较深且流动性较强,成形焊道较宽且高度较低;随着送丝速度的增大,熔融金属向上堆积,熔池体积增加,送丝速度达到一定值时,电磁力与表面张力达到动态平衡,熔深与焊道高度接近;当送丝速度较大时,液态金属对流减弱,熔深较浅,在表面张力的作用下,熔池边缘收缩导致焊道隆起.模拟与试验结果吻合较好,研究结果可以为GTAW电弧增材技术的工艺参数调控提供理论依据.创新点:通过数值模拟方法探究了送丝速度影响电弧增材制造熔池传热与流动,以及焊道成形的作用机理. 展开更多
关键词 电弧增材制造 数值模拟 熔池流动 传热传质 焊道形貌
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CO_2激光-MAG电弧复合焊光丝间距对焊缝成形熔滴过渡及焊缝溶质分布影响研究 被引量:2
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作者 薛川 张宏 杨日辉 《应用激光》 CSCD 北大核心 2015年第4期445-450,共6页
以5.0mm厚高强钢板为实验材料,采用CO2激光-MAG电弧复合焊接方法,研究了光丝间距对复合焊接熔滴过渡特征、焊缝形貌和焊缝溶质分布的影响。结果表明,复合焊接中光丝间距大小影响了两种热源的相互作用效果,导致熔滴过渡形式不同,其中光... 以5.0mm厚高强钢板为实验材料,采用CO2激光-MAG电弧复合焊接方法,研究了光丝间距对复合焊接熔滴过渡特征、焊缝形貌和焊缝溶质分布的影响。结果表明,复合焊接中光丝间距大小影响了两种热源的相互作用效果,导致熔滴过渡形式不同,其中光丝间距为4mm熔滴过渡频率最大,焊缝形貌较好。而复合焊接熔池冷却结晶过程伴随着液态金属的流动,液态金属的流动是影响焊缝内溶质分布的重要因素。在光丝间距DLA=3mm,添加元素与熔池表面距离为1.0mm时,所添加元素在熔池中含量较高且其分布最为均匀。 展开更多
关键词 激光-电弧复合焊接 熔滴过渡 熔滴过渡频率 焊缝成形 光丝间距 熔池流动
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基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控 被引量:3
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作者 肖珺 葛欣雨 +3 位作者 盖胜男 陈树君 盛卫星 陈少君 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期7-12,I0003,共7页
将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成... 将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控. 展开更多
关键词 摆动激光扫描 熔化极气体保护焊 熔池流动 焊缝成形
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双辊薄带铸轧熔池近侧封板处流场与温度场研究 被引量:2
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作者 任青文 丁明凯 +4 位作者 王岩伟 翟晓庆 杨振宇 郭娜娜 朱光明 《铸造技术》 北大核心 2017年第9期2178-2182,共5页
以某钢铁公司的双辊薄带连铸机为原型,通过建立三维铸轧熔池流热耦合数学模型,研究了铸轧熔池近侧封板处的流场和温度场变化规律。结果表明,近侧封板处铸轧熔池存在三个较大的的漩涡区,与熔池内部流场有较大差异。研究还发现,端面布流... 以某钢铁公司的双辊薄带连铸机为原型,通过建立三维铸轧熔池流热耦合数学模型,研究了铸轧熔池近侧封板处的流场和温度场变化规律。结果表明,近侧封板处铸轧熔池存在三个较大的的漩涡区,与熔池内部流场有较大差异。研究还发现,端面布流水口倾角严重影响着熔池液面波动和上部钢液混合均匀程度,合理的水口倾角有利于熔池出口Kiss点高度的均匀一致,提高薄带产品质量。 展开更多
关键词 铸轧熔池 流场 温度场 数值模拟
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