选区激光熔化成形非晶合金的铺粉行为和温度场

1

作者 纪佳委 杨豪 +3 位作者 武超玮 谢诗妍 王铭恩 葛亚琼 《应用激光》 北大核心 2026年第1期17-27,共11页

选区激光熔化(selective laser melting,SLM)可用于制作要求精度高、结构复杂的零件,在航空航天、医疗等领域得到很大的发展与应用。以Zr基非晶合金的SLM成形为研究对象,采用Zr基非晶合金粉末为原材料,采用计算机模拟仿真的方法,对SLM... 选区激光熔化(selective laser melting,SLM)可用于制作要求精度高、结构复杂的零件,在航空航天、医疗等领域得到很大的发展与应用。以Zr基非晶合金的SLM成形为研究对象,采用Zr基非晶合金粉末为原材料,采用计算机模拟仿真的方法,对SLM成形非晶合金的铺粉行为、熔池特征等进行计算机仿真,获得粉床成形特征及熔池流动行为特征,以此为基础优化SLM成形非晶合金的工艺。研究结果表明,粉床成形质量受粉末粒径、铺粉速度、铺粉角度和刮板间隙的影响,当铺粉速度控制在0.05m/s,刮板间隙高度为70μm,铺粉角度为75°,粉末粒径为15μm时,可以获得致密性最高、均匀性较好的粉床。距离激光热源越近,温度越高,温度场分布较密,温度梯度越大。热源中心的最高温度与激光功率呈正相关,激光功率越大,热源中心的最高温度越大;与扫描速度呈负相关,扫描速度越快,温度越低。 展开更多

关键词 选区激光熔化 ZR基非晶合金 铺粉行为 熔池特征

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熔滴复合电弧增材制造中熔滴过渡模式对堆积层形貌的影响

2

作者 杜军 崔骜 +1 位作者 李志强 万志豪 《航空学报》 北大核心 2025年第17期325-335,共11页

在熔滴复合电弧增材制造中,连续可控的单分散熔滴流与倾斜钨极惰性气体(TIG)电弧熔池的交互作用决定了堆积层表面形貌、内部组织和制造缺陷等。为探明熔滴过渡模式对堆积层形貌的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法构建了熔滴复合电弧... 在熔滴复合电弧增材制造中,连续可控的单分散熔滴流与倾斜钨极惰性气体(TIG)电弧熔池的交互作用决定了堆积层表面形貌、内部组织和制造缺陷等。为探明熔滴过渡模式对堆积层形貌的影响规律,基于计算流体力学(CFD)方法构建了熔滴复合电弧增材制造过程三维瞬态熔池行为数值模型,与单道单层堆积成形实验结果相结合,比较性地分析了两种典型熔滴过渡模式下的熔滴冲击、聚并、铺展、凝固全过程。研究结果表明,当熔滴由低频大滴模式过渡至高频小滴模式时,熔滴与TIG电弧熔池的聚并行为由部分聚并转变为完全聚并,进而导致堆积层表面的“鱼鳞纹”结构特征明显减小。该研究对于进一步深入理解熔滴复合电弧增材制造机理、优化堆积工艺参数具有重要意义。 展开更多

关键词 熔滴复合电弧增材制造 熔池行为 熔滴过渡模式 聚并 堆积层表面形貌

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亚音速气流下不同空间位置激光烧蚀行为 被引量：1

3

作者 刘肖影 韦成华 +1 位作者 黄舒宇 芦凤桂 《焊接学报》 北大核心 2025年第5期10-18,共9页

为研究激光烧蚀过程中激光能量、表面气流、空间位置和金属材料之间的相互作用,提出了一个考虑亚音速切向气流和工件所处空间位置联合诱导熔体去除的流固耦合激光烧蚀模型,并通过与高速图像相比,验证了模型的合理性.在不同空间位置下,... 为研究激光烧蚀过程中激光能量、表面气流、空间位置和金属材料之间的相互作用,提出了一个考虑亚音速切向气流和工件所处空间位置联合诱导熔体去除的流固耦合激光烧蚀模型,并通过与高速图像相比,验证了模型的合理性.在不同空间位置下,研究了表面气流与大尺度熔池的相互作用过程及熔体的剥离行为.结果表明,在气流和所处空间位置的联合作用下,一方面熔体被推出熔池后形成倾斜液柱,液柱熔体被加速至1.6 m/s甚至更高,为剥离熔池提供了高动量,另一方面液柱被拉伸至仅0.45 mm厚,易于克服表面张力,进而导致熔体剥离熔池形成飞溅.调整金属所处的空间位置,使得从90°减小至30°,重力沿金属受激光辐照表面的分量随之减少,液柱中熔体的流动速度由1.6 m/s减慢至1.4 m/s,熔体剥离所形成熔坑的尺寸逐渐减小,熔池剥离程度和金属质量损失显著降低. 展开更多

关键词 激光烧蚀 亚音速切向气流 空间位置 大尺度熔池 剥离行为

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超高频脉冲电弧焊接熔池金属流动行为 被引量：4

4

作者 杨明轩 杨舟 +2 位作者 从保强 王强 齐铂金 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期589-593,共5页

熔池金属流动一方面受电弧行为影响,另一方面与凝固组织形核、结晶过程联系紧密,是电弧焊接基础研究的关键,针对电弧力作用研究了超高频脉冲电弧焊接(UHFPAW,Ultra High Frequency Pulsed Arc Welding)熔池金属流动特点,采用理论研究与... 熔池金属流动一方面受电弧行为影响,另一方面与凝固组织形核、结晶过程联系紧密,是电弧焊接基础研究的关键,针对电弧力作用研究了超高频脉冲电弧焊接(UHFPAW,Ultra High Frequency Pulsed Arc Welding)熔池金属流动特点,采用理论研究与试验分析相结合的方式对熔池流动方式、强度、温度分布等要素进行了分析,并完成了液态金属表面运动特征监测.结果表明,超高频脉冲电弧对熔池液态金属的热、力作用显著,表面流体流速大于30 cm/s,UHFP-AW电弧力造成熔池表面沉降变形,引起双环流,熔池温度扩散范围相应减小,有效降低了电弧热量对母材金属的影响,尤其在钛合金焊接中对控制焊缝晶粒尺寸具有重要意义. 展开更多

关键词 超高频脉冲电弧 熔池 流动行为 高速摄像 表面变形

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横向GMAW熔池控制研究进展 被引量：5

5

作者 郭宁 林三宝 +2 位作者 范成磊 张亚琦 杨春利 《焊接》 北大核心 2009年第9期21-25,共5页

随着焊接技术向着自动化和高效化方向发展,大型厚壁结构件对横向熔化极气体保护焊(GMAW)技术的需求日益增加。横向焊接过程中熔池难以控制是影响其推广的最大瓶颈。对横向GMAW熔池控制方法进行了综述,提出了基于能量与力学两种熔池控制... 随着焊接技术向着自动化和高效化方向发展,大型厚壁结构件对横向熔化极气体保护焊(GMAW)技术的需求日益增加。横向焊接过程中熔池难以控制是影响其推广的最大瓶颈。对横向GMAW熔池控制方法进行了综述,提出了基于能量与力学两种熔池控制策略,并分析了它们在熔池控制中的应用情况,比较了两种策略在熔池控制上的特点及机理,最后探讨了横向GMAW的发展趋势。 展开更多

关键词 熔池控制 熔池行为 横向焊

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新型变极性等离子弧横焊热-力特性及成形研究 被引量：4

6

作者 李钊 杨春利 +1 位作者 范成磊 林三宝 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第16期156-162,共7页

针对铝合金穿孔型等离子弧横向焊接,开展新型变极性等离子电弧热-力特性及横焊成形研究。通过设计变极性等离子弧喷嘴,控制电弧热-力特性来提高横焊穿孔稳定性。对不同热-力特性进行研究,比较三种喷嘴的电弧形态、电弧力和电弧阳极电流... 针对铝合金穿孔型等离子弧横向焊接,开展新型变极性等离子电弧热-力特性及横焊成形研究。通过设计变极性等离子弧喷嘴,控制电弧热-力特性来提高横焊穿孔稳定性。对不同热-力特性进行研究,比较三种喷嘴的电弧形态、电弧力和电弧阳极电流密度的数值与分布,分析认为新型电弧的热-力特性在横焊穿孔成形稳定性方面具有优势。依据电弧压力波形稳定性和穿孔稳定性进一步验证新型等离子电弧的作用效果,验证得出新型等离子电弧瞬间电弧压力波动较小,背面穿孔形状似圆形,且穿孔面积变化较小。通过分析穿孔熔池宏观轮廓,得到新型热-力特性对熔池行为的直接影响。利用高速摄像捕捉横焊穿孔熔池的稳定形成过程,证明较高电弧能量、较低电弧压力相配合更有利于穿孔熔池形成和稳定;同时观察到横焊熔池的稳定流动过程,并对熔池金属进行受力分析,认为新型热-力特性容易满足横焊熔池金属在流动过程中达到受力平衡,最终实现了8 mm铝合金穿孔等离子弧横焊稳定成形。 展开更多

关键词 铝合金横焊 热-力特性 电弧特性 焊接稳定性 熔池行为

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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

7

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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VAR工艺参数对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固行为的影响 被引量：5

8

作者 杨治军 寇宏超 +3 位作者 常辉 李金山 胡锐 周廉 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期295-297,共3页

采用真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺制备Ti-10V-2Fe-3Al铸锭,研究了熔炼电流和搅拌磁场等工艺参数对铸锭凝固行为的影响,并对真空自耗电弧熔炼过程中起弧、熔炼、补缩等阶段的凝固组织及熔池形貌进行了分析。结果表明,在未加搅拌磁场时,熔... 采用真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺制备Ti-10V-2Fe-3Al铸锭,研究了熔炼电流和搅拌磁场等工艺参数对铸锭凝固行为的影响,并对真空自耗电弧熔炼过程中起弧、熔炼、补缩等阶段的凝固组织及熔池形貌进行了分析。结果表明,在未加搅拌磁场时,熔池较窄,铸锭组织粗大,而施加搅拌磁场后,熔池变宽且旋转明显,铸锭宏观组织中的晶粒变小;随熔炼电流增大,熔池加深,凝固组织中的晶粒变得粗大。 展开更多

关键词 VAR TI-10V-2FE-3AL合金 电磁搅拌 凝固行为 熔池

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高功率激光照射致材料气化与熔池行为 被引量：1

9

作者 李时春 邓辉 +1 位作者 张焱 陈根余 《电焊机》 2016年第10期7-13,18,共8页

激光深熔焊接小孔内前沿孔壁上的动态行为与焊接小孔的动态波动关系密切。为了进一步探明激光照射在前沿孔壁上产生的物理现象,设计激光倾斜照射在板材上的试验以模拟激光照射在倾斜的小孔内前沿孔壁上的状态。拍摄观察激光照射作用下... 激光深熔焊接小孔内前沿孔壁上的动态行为与焊接小孔的动态波动关系密切。为了进一步探明激光照射在前沿孔壁上产生的物理现象,设计激光倾斜照射在板材上的试验以模拟激光照射在倾斜的小孔内前沿孔壁上的状态。拍摄观察激光照射作用下材料的熔化与气化行为,深入分析熔池流动状态与蒸气特征在不同的激光照射角度与不同的照射能量密度时的变化规律。结果显示,激光照射作用下材料熔化形成的熔池表面易产生波动涟漪,且涟漪产生的频率与移动速度随照射激光功率密度的增加而增加。由于涟漪的存在使得涟漪处局部激光照射倾角发生改变,材料对激光的吸收率大幅提高,局部可产生更多蒸气,在气化反冲作用力下,涟漪可被剥离形成飞溅熔滴。 展开更多

关键词 高功率激光 倾斜照射 蒸气流 熔池行为

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不锈钢/碳钢TIG焊熔池表面流动行为 被引量：10

10

作者 黄健康 潘伟 +2 位作者 孙天亮 余淑荣 樊丁 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期18-25,I0001,I0002,共10页

为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的... 为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的运动趋势,并以此为依据计算了熔池表面液态金属的流动速度.结果表明,在不锈钢/碳钢的TIG焊过程中,熔池表面的液态金属存在从不锈钢侧流向碳钢侧的流动行为.其中,示踪粒子在304不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为25.3 mm/s,在316L不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为21.6 mm/s. 展开更多

关键词 异种钢焊接 粒子示踪 熔池表面流动行为 表面流速

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粉煤灰A-TIG熔池流动行为及焊缝性能分析 被引量：6

11

作者 马壮 于秀秀 +2 位作者 时海芳 张勇 董世知 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期65-69,共5页

采用粉煤灰作为活性剂对Q235钢进行钨极氩弧焊,研究其对熔池流动及焊缝的组织和性能的影响.对Q235钢焊接后在基体上的铺展面积进行了测试;采用点扫描的方法确定了熔池内部不同位置钨粒子的含量;对焊缝的截面形貌、显微组织和性能进行了... 采用粉煤灰作为活性剂对Q235钢进行钨极氩弧焊,研究其对熔池流动及焊缝的组织和性能的影响.对Q235钢焊接后在基体上的铺展面积进行了测试;采用点扫描的方法确定了熔池内部不同位置钨粒子的含量;对焊缝的截面形貌、显微组织和性能进行了观察和测试.结果表明,焊缝的深宽比增大,显微组织出现细化;熔池的流动方向发生了改变,即熔池流动方向为从边缘向中心流动;焊缝的显微硬度较无活性剂时有所提高,耐磨性及耐蚀性也得到了一定的提高,冲击吸收功增加. 展开更多

关键词 低碳钢 活性焊 粉煤灰 熔池流动 焊缝性能

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激光深熔TIG复合焊电弧特性及熔池行为的研究 被引量：1

12

作者 李伟 朱加雷 +2 位作者 李志波 焦向东 冯聪 《热加工工艺》 北大核心 2019年第9期54-57,共4页

对10 mm的Q345B板进行光纤激光与深熔TIG旁轴复合焊接实验,探究激光与电弧的最佳复合方式,利用高速摄像系统观测电弧形态和熔池行为的变化,并分析激光对电弧和熔池的影响机制。实验结果表明:焊枪垂直,激光倾斜30°的复合方式所得到... 对10 mm的Q345B板进行光纤激光与深熔TIG旁轴复合焊接实验,探究激光与电弧的最佳复合方式,利用高速摄像系统观测电弧形态和熔池行为的变化,并分析激光对电弧和熔池的影响机制。实验结果表明:焊枪垂直,激光倾斜30°的复合方式所得到的焊缝熔深最大。复合焊接利用激光增强熔池金属流动的特性弥补了深熔TIG高速焊接焊缝无法成型的缺陷。 展开更多

关键词 复合焊接 电弧形态 熔池行为

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金属电弧增材成形控制关键技术及研究现状 被引量：11

13

作者 石玗 朱珍文 +1 位作者 张刚 李璐鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期131-138,共8页

金属电弧增材制造是一种高效、低成本的快速净成形工艺,非常适合大尺寸金属零部件的整体成形制造。但电弧增材过程中热积累、散热边界条件及沉积层表面状态等非平衡时变使得成形件尺寸精度较低,直接影响沉积件的工程化应用。为此,本文... 金属电弧增材制造是一种高效、低成本的快速净成形工艺,非常适合大尺寸金属零部件的整体成形制造。但电弧增材过程中热积累、散热边界条件及沉积层表面状态等非平衡时变使得成形件尺寸精度较低,直接影响沉积件的工程化应用。为此,本文以电弧增材成形过程稳定性控制为考察对象,详细调研分析了国内外相关研究机构的研究成果与技术优势,归纳总结了通过提高电弧增材成形过程稳定性来提高尺寸精度和表面质量需解决的关键科学技术问题,并讨论了以控制电弧增材成形过程稳定性提升成形精度的研究发展方向,以期为电弧增材过程稳定性调控和提高成形尺寸精度提供参考。 展开更多

关键词 丝材电弧增材制造 近净成形 熔池动态行为 稳定性控制

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基于三维重构技术的K-TIG熔池流动表征 被引量：4

14

作者 罗震 解龑 崔霜林 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期517-521,共5页

采用钛元素示踪方法表征K-TIG焊接430不锈钢熔池流动行为,在完全熔透焊缝中观察到熔池沿板厚方向分为3个区域,包括马兰格尼对流圈、洛伦兹力推动的对流圈及中间过渡区域;未熔透时熔池中只有马兰格尼对流圈及对流圈与熔池边缘之间的区域... 采用钛元素示踪方法表征K-TIG焊接430不锈钢熔池流动行为,在完全熔透焊缝中观察到熔池沿板厚方向分为3个区域,包括马兰格尼对流圈、洛伦兹力推动的对流圈及中间过渡区域;未熔透时熔池中只有马兰格尼对流圈及对流圈与熔池边缘之间的区域.基于连续金相切片的三维重构技术建立了熔池小孔附近流动未稳定区的三维模型与未熔透情况下气孔处焊缝的三维模型.观察了K-TIG熔池流动由未稳定过渡至稳定的过程,小孔前壁只有很薄的一层液态金属流动层,液态金属沿小孔侧壁流动至后方熔池中,熔池在小孔后部开始形成马兰格尼对流圈,在小孔形成后一段距离之后,开始形成洛伦兹力推动的对流圈.未熔透时熔池流动行为明显弱于熔透时熔池流动行为,对流流动减弱易于造成气孔的产生. 展开更多

关键词 K-TIG焊接 三维重构 元素示踪 熔池流动行为 430不锈钢

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基于VOF模型的移动TIG焊三维瞬态熔池行为分析 被引量：2

15

作者 罗家元 杨全 《热加工工艺》 北大核心 2020年第21期102-106,共5页

根据钨极惰性气体保护焊(TIG)实际的熔池情况,建立了移动热源作用下的三维瞬态熔池数值计算模型。考虑了熔池内部所受到的浮力、电磁力、Marangoni力等综合作用对熔池流场和温度场的影响,获得了各时段不同焊接电流TIG焊的熔池行为变化... 根据钨极惰性气体保护焊(TIG)实际的熔池情况,建立了移动热源作用下的三维瞬态熔池数值计算模型。考虑了熔池内部所受到的浮力、电磁力、Marangoni力等综合作用对熔池流场和温度场的影响,获得了各时段不同焊接电流TIG焊的熔池行为变化规律。结果表明,焊接熔池在电弧压力、电磁力、浮力和Marangoni力的共同作用下快速流动搅拌,使形成的焊缝较为均匀。在焊接热源移动过程中,熔池前端等温线被"压缩",热量密度较为集中,温度梯度较大。而尾部发生明显"拖尾",且热量分散,真实地反映了焊接熔池的演变。在此基础上,增大焊接电流后,熔池搅动增速,使得热量传播效率提升,引起了熔池体积增大。 展开更多

关键词 TIG焊 VOF模型 熔池行为 FLUENT

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熔滴填充位置对激光焊接熔池动态行为的影响 被引量：1

16

作者 彭进 王星星 +2 位作者 许红巧 杨嘉佳 张芙蓉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期197-204,共8页

借助熔滴作用下的三维瞬态激光焊接热-流耦合有限元模型,对不同的熔滴填充位置下熔滴进入熔池过程的匙孔三维形貌、熔池金属流动特性进行研究。数值模拟计算结果表明,熔滴填充位置对激光焊接过程中匙孔三维形貌及熔池液态金属的流动行... 借助熔滴作用下的三维瞬态激光焊接热-流耦合有限元模型,对不同的熔滴填充位置下熔滴进入熔池过程的匙孔三维形貌、熔池金属流动特性进行研究。数值模拟计算结果表明,熔滴填充位置对激光焊接过程中匙孔三维形貌及熔池液态金属的流动行为的影响较大。当熔滴填充位置由0.5 mm增大到1.8 mm时,对匙孔三维形貌变化的影响减弱,熔池内部挤压匙孔前壁和后壁驱使匙孔闭合的流动趋势减弱而维持匙孔壁张开的流动趋势增强,匙孔底部液态金属流动速度的波动幅度减弱。 展开更多

关键词 熔滴 激光焊接 填充位置 匙孔 熔池动态行为

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基于定量分析方法的焊接位置对激光焊接熔池流动行为影响规律的研究 被引量：2

17

作者 沈显峰 赵曙明 +1 位作者 滕文华 何文佩 《应用激光》 CSCD 北大核心 2017年第1期92-97,共6页

激光熔池流动模式和熔池流动特征决定了焊缝成形和焊接缺陷的分布,因此研究不同焊接位置对激光焊接流动行为的影响对优化焊接位置和焊接参数具有重要意义。采用1.5kW板条型CO_2气体激光进行了平焊和立焊向上、立焊向下等不同焊接位置下... 激光熔池流动模式和熔池流动特征决定了焊缝成形和焊接缺陷的分布,因此研究不同焊接位置对激光焊接流动行为的影响对优化焊接位置和焊接参数具有重要意义。采用1.5kW板条型CO_2气体激光进行了平焊和立焊向上、立焊向下等不同焊接位置下的焊接试验,并采用高速摄像对其熔池小孔特征进行了监测,再采用粒子图像测速(PIV)方法对熔池流动特征进行了定量表征和分析。明确了激光焊接时的熔池流动模式,在熔池区域存在着两个大的涡流区域,分别在熔池周围和在熔池的尾部。与立向上焊相比,激光立向下焊的熔池形状呈扁圆形,宽度增加而长度减少,小孔的面积增加,其熔池流动的脉冲特征减弱,熔池流动的稳定性增加。这与立向下焊时熔池上方液态金属受重力影响向下流动,与下方液态金属受蒸汽反冲压等驱动向上流动,两者相遇产生的强烈搅拌作用有关。这为理解不同焊接位置不同的焊缝成形和气孔率差异提供了依据。 展开更多

关键词 激光焊接 焊接位置 熔池流动 定量分析 PIV分析方法

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熔滴短路过渡建模及熔池三维瞬态行为模拟

18

作者 夏胜全 朱志明 孙晓明 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期160-165,共6页

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采... 针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采用附加源项法处理熔池各动量源,采用VOF追踪熔池气-液界面,采用液相分数法和焓-孔隙度法处理液-固糊状区熔化金属凝固潜热及动量损失,建立了短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.基于FLUENT软件二次开发,模拟了熔池的动态行为,研究了熔池温度场和流场的瞬态变化.对比等速送丝和脉冲送丝情况,熔滴短路间隔时间的概率密度分布和焊缝成形的模拟与实验结果吻合良好,验证了熔滴短路过渡行为模型和熔池三维瞬态模型的有效性. 展开更多

关键词 短路过渡行为模型 熔池动态行为 数值模拟 短路过渡频率 焊缝成形

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同轴激光熔覆粉末的熔化行为表征与分析

19

作者 朱明 张宗智 +2 位作者 杨骞 石玗 樊丁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期212-224,共13页

同轴送粉激光熔覆过程中激光热量在粉末与熔池中的作用与分配对成形质量有着重要影响。针对作用形式最为复杂且难以红外实时检测的粉末与激光的热交互作用展开研究,首先建立了高速摄像系统并对标记的单颗粉末同轴送入激光后的熔化过程... 同轴送粉激光熔覆过程中激光热量在粉末与熔池中的作用与分配对成形质量有着重要影响。针对作用形式最为复杂且难以红外实时检测的粉末与激光的热交互作用展开研究,首先建立了高速摄像系统并对标记的单颗粉末同轴送入激光后的熔化过程进行了采集与分析,研究了粉末熔化过程中不同特征阶段的热物理行为并建立了数学模型;同时由于难以根据有效的温度数据对模型进行验证和优化,故采用高速摄像统计分析了不同特征阶段的持续时间,与模型的计算结果进行了对比分析;最后在模型优化的基础上仿真预测了粉末即将进入熔池的温度与状态,为进一步分析粉末与熔池的热交互作用提供理论依据。研究结果表明:单颗粉末进入熔池后存在“固态→固液两相态→液态”的转变,不同转变过程的持续时间及热物理行为的变化并不相同;据此建立的数学模型可以动态描述粉末同轴送入激光后不同熔化阶段的持续时间与温度特征,通过与高速摄像统计数据对比验证了模型的有效性与准确性;仿真预测了粉末即将进入熔池时的温度特征,并分析了不同激光功率对粉末即将进入熔池时状态的影响与作用。 展开更多

关键词 同轴送粉 激光熔覆 粉末熔化行为 高速摄像 熔池

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TIG电弧增材熔池行为的数值模拟研究现状 被引量：8

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作者 李春凤 肖笑 +2 位作者 尹玉祥 李晨 张柯柯 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期25-32,共8页

TIG(钨极惰性气体保护焊)电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率... TIG(钨极惰性气体保护焊)电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率,而熔滴的过渡形式和过渡频率直接影响沉积层的成形质量;热累积影响着成形件的微观组织和应力,可通过控制层间冷却时间来减少热累积;在进行TIG增材熔池数值模拟时,多选择高斯热源和双椭球热源模型。基于以上对TIG电弧增材制造的分析研究,对TIG电弧增材制造的研究方向进行了展望,主要包括建立熔滴与熔池的物理耦合模型和改进电弧热源模型两方面。 展开更多

关键词 TIG电弧增材制造 数值模拟 熔滴过渡 热累积 熔池行为

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