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2016年  第37卷  第2期

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专题论文
激光3D打印方法制备Nb/SiC体系梯度材料的微观组织及反应机理
李胜男, 熊华平, 陈冰清, 李能
2016, 37(2): 1-4,28.
摘要:
采用激光3D打印的方法制备了Nb/SiC体系梯度材料,获得了从纯金属铌逐渐过渡到40%Nb+60%SiC(体积分数)复合层的梯度材料. 通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析了梯度复合层的微观组织. 结果表明,层与层之间结合良好,激光熔敷过程中铌和SiC之间发生了反应,生成了Nb5Si3,Nb2C,NbC和NbSi2等二元化合物,并且随着SiC含量的逐渐增加,梯度材料内部产物呈现如下变化趋势:Nb+Nb5Si3+Nb2C+NbC→Nb5Si3+NbSi2+SiC+NbC→NbSi2+SiC+NbC. 当SiC含量达到30%时,梯度复合层中残留金属铌消失,且开始出现残余的SiC颗粒,随着原始SiC比例的增加,复合层中不仅残余SiC的含量增加,而且粒度也逐渐增大.
Fe-C合金焊接熔池凝固过程CET转变的数值模拟
张敏, 徐蔼彦, 汪强, 李露露
2016, 37(2): 5-8,54.
摘要:
基于元胞自动机方法建立了枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟了Fe-C合金焊接熔池凝固期间柱状晶向等轴晶(CET)转变过程中枝晶生长形貌与溶质浓度分布状况. 模拟过程主要考虑不同扰动振幅和冷却速率对柱状晶向等轴晶转变的影响. 结果表明,随着时间步长增大,晶粒数逐渐增多,最终趋于稳定值;当冷却速率增加时,生长速度增大,枝晶生长的越充分,显微偏析越严重,而CET转变所需时间越短;当扰动振幅增大时,一次枝晶生长的越细,二次、三次枝晶竞争越激烈.
超声冲击工艺参数对装甲铝合金焊接应力影响的有限元分析
贾翠玲, 陈芙蓉
2016, 37(2): 9-12,84.
摘要:
利用有限元软件ABAQUS,建立了7A52铝合金焊后超声冲击的有限元模型,预测不同超声冲击工艺参数对7A52铝合金残余应力大小和分布的影响. 分析了超声冲击振幅、频率、静压力对焊接残余应力的影响规律. 旨在探讨超声冲击工艺参数对7A52铝合金焊接残余应力改善的影响因素. 计算结果表明,超声冲击振幅对残余应力场影响显著,频率次之,静压力对残余应力场影响最小;增大冲击振幅能够显著提高焊缝接头处的残余压应力值,且会增大压应力产生区域;增大超声冲击频率,会增加接头处残余压应力值,但增加的幅度有限;静压力对残余压力影响不明显. 用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致.
基于正交设计的WLCSP柔性无铅焊点随机激励应力应变分析
梁颖, 黄春跃, 黄伟, 邵良兵, 李天明
2016, 37(2): 13-16.
摘要:
对晶圆级芯片尺寸封装(wafer level chip scale package, WLCSP)柔性无铅焊点进行了随机振动应力应变有限元分析. 以1号柔性层厚度、2号柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径四个结构参数作为关键因素,采用正交表设计了16种不同结构参数组合的柔性焊点,获取了16组应力数据并进行了方差分析. 结果表明:焊点内最大应力应变随1号柔性层厚度和2号柔性层厚度的增加而减小;在置信度99%时,下焊盘直径和上焊盘直径对应力具有高度显著影响,在置信度95%时1号柔性层厚度和2号柔性层厚度对应力具有显著影响;各因素对应力影响排序为:下焊盘直径影响最大,其次是上焊盘直径,再次是1号柔性层厚度,最后是2号柔性层厚度.
一种光纤光栅振动传感器的金属化封装方法
南秋明, 吴皓莹, 李盛
2016, 37(2): 17-20.
摘要:
文中研究了一种光纤光栅振动传感器的金属化封装工艺,包括光纤光栅的表面金属化工艺和激光焊接封装工艺. 首先通过磁控溅射法对光栅及端头光纤进行预镀银,然后用电镀法镀镍,再通过激光焊接将镀镍的光纤光栅封装到传感器结构上. 通过对传感器性能的测试,检验了金属化封装的效果. 与采用环氧胶封装的传感器的性能进行了比较,结果表明,金属化封装的光纤光栅振动传感器谐振频率为1 495 Hz,增加约50%;加速度灵敏度下降15%,约为60 mV/ms-2,线性测量范围增加约20%,达12 m/s2;重复性误差小于4.7%;双光栅的匹配状态不随环境温度变化而变化. 上述研究结果表明采用的光纤光栅金属化封装方法可行,且有利于提高光纤光栅传感器的传感性能和长期稳定性.
稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响
王成磊, 张光耀, 高原, 韦文竹
2016, 37(2): 21-24,37.
摘要:
利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y2O3的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y2O3含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y2O3的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y2O3可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y2O3的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y2O3含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y2O3+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.
焊接电参数对GTAW熔透状态的影响
张刚, 樊丁, 石玗, 黄健康, 李春玲
2016, 37(2): 25-28.
摘要:
针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding, GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间. 采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间. 结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.
水下高压干式环境下压力及焊接参数对GMAW焊缝成形的影响
刘剑, 薛龙, 黄继强, 黄军芬
2016, 37(2): 29-32,98.
摘要:
开展水下高压干法焊接试验研究,在焊接过程相对稳定的情况下,以环境压力、焊接电流、保护气成分、焊丝伸出长度为变量,探索其对于焊缝截面成形的影响规律. 采用正交试验方法,通过试验确定了焊缝熔深、熔宽及余高随上述变量的变化规律. 结果表明,随着环境压力增大,焊接飞溅增多,熔深增加,熔宽减小,余高增高;高压环境下,随着焊接电流增大,熔宽没有明显变化,熔深增加,余高略有增加;随着保护气中CO2比例的增加,熔深减小,熔宽增加,余高变化不明显;随着焊丝伸出长度增加,熔深减小,熔宽增加,余高增加.
油气管道上凹痕应变计算方法
伍颖, 金鹏威, 张鹏, 李敏
2016, 37(2): 33-37.
摘要:
针对管道上的凹痕缺陷,深度准则已不能满足油气工业的需要,因此提出了基于应变的凹痕评价体系. 在经典的板壳理论中,弯曲应变能够通过凹痕深度值计算得到,但膜应变无法直接计算得到. 为获得所需的膜应变值,分别采用弧长法、多项式、能量法以及根据弯曲应变计算膜应变的方法来模拟和计算凹痕管道的真实膜应变,并与有限元结果进行对比. 通过分析和比较可知,根据弯曲应变计算得到的膜应变更加贴近真实值,对于运用应变准则评价凹痕管道完整性具有很重要的意义.
氧元素分布模式与AA-TIG焊熔池形貌的数值模拟
樊丁, 黄自成, 黄健康, 郝珍妮, 王新鑫, 黄勇
2016, 37(2): 38-42.
摘要:
文中结合电弧辅助活性TIG焊熔池氧元素分布的试验研究结果,提出焊接熔池表面氧元素分别与熔池表面温度和位置相关两种分布模式,建立了更完善的电弧辅助活性TIG焊熔池模型,求解结果与已有的试验结果和理论研究吻合良好. 结合求解结果,利用格拉晓夫数Gr,磁雷诺数Rm和表面张力雷诺数Ma分析了浮力、电磁力和表面张力的相对作用大小; 利用Peclet数分析了熔池热对流和热传导的相对强弱. 结果表明,电弧辅助活性TIG 焊熔池表面张力作用远大于电磁力和浮力,并决定熔池流动形式;熔池热对流主导熔池的传热过程,揭示了不锈钢活性TIG焊活性元素决定深而窄的熔池形貌的内在本质.
水下局部干法焊接圆形排水罩的流体仿真分析
李兰, 薛龙, 黄军芬, 黄继强
2016, 37(2): 43-46,107.
摘要:
对于水下局部干法焊接,其局部排水装置的排水效果及装置内流体湍流状态决定了焊接过程的稳定性,是影响焊接质量的关键因素之一. 以圆形排水罩结构作为局部排水装置进行研究,基于流体力学,利用FLUENT软件进行模拟仿真,探索圆形排水罩的排水过程,分析不同的进气方式和排水方式对罩内相分布的影响,以及对工件表面流体湍流状态的影响. 并将模拟仿真的排水过程与试验进行对比,验证仿真的准确性. 结果表明,模拟仿真与实际排水过程演变趋势基本一致,模拟仿真结果具有一定的可信度. 通过对比分析,确定合理的排水罩进气和排水方式,为局部水下焊接的稳定性提供基础数据.
三维T型焊缝的双光束激光焊接及其焊缝跟踪控制
梁斌焱, 许先雨, 龚时华, 王启行, 王鑫润
2016, 37(2): 47-50.
摘要:
由于三维T型焊缝的焊接中存在双光束焊接结构特殊、三维焊接轨迹难以拟合、焊接变形量大的难点,针对三维T型焊缝的双光束焊接需求,在六轴联动机床上设计了双光束焊接平台的方案,根据焊件的三维模型,运用三维焊接路径控制技术,生成实际的三维双光束焊接路径;在双光束焊接过程中采用双路实时闭环焊缝跟踪技术,对焊接过程中的焊接变形引起的焊接偏差进行的跟踪. 结果表明,双光束焊接平台的实施及其双路焊缝跟踪技术很好的满足了双光束激光焊接要求.
热冲击条件下倒装组装微焊点的可靠性-寿命预测
田野, 任宁
2016, 37(2): 51-54.
摘要:
采用有限元模拟法分析在-55~125℃热冲击过程中倒装微焊点的失效情况,结合模拟及试验数据,根据以能量为基础的Darveaux寿命模型预测关键焊点的疲劳寿命. 结果表明,组装体边角焊点最易失效,裂纹形成在芯片侧焊盘附近的焊料基体中,由焊点的外侧向内侧扩展;根据裂纹平均生长速率和微焊点累积塑性应变能密度,计算获得微焊点Darveaux寿命模型参数K1,K2,K3K4分别为1 648.96,-0.234 9,0.004 79及-0.700 4,边角微焊点的疲劳寿命为6171次循环.
基于蒙特卡罗方法的铝/钢熔钎焊界面金属间化合物层生长分析
刘宁, 黄健康, 陈满骄, 石玗, 曹睿
2016, 37(2): 55-58,62.
摘要:
针对铝/钢熔钎焊界面金属间化合物在SEM,EDS,XRD界面测试研究的基础上,确立了界面由Fe2Al5、FeAl3等金属间化合物组成. 在此基础上采用蒙特卡罗方法,建立了铝/钢界面铝、铁扩散及Al-Fe化合物生长模型,并进行了数值分析和对比研究. 结果表明,所建立的模型能够很好地反映钢侧Fe2Al5的生长,铝侧FeAl3离散存在,且金属间化合物层的厚度接近试验测量结果.
5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能
李想, 邓彩艳, 龚宝明, 王东坡
2016, 37(2): 59-62.
摘要:
采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究. 疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在. 焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%. 通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现:母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.
坡口形式对SUS304奥氏体不锈钢对接接头残余应力和变形的影响
蔡建鹏, 蒋小华, 张彦杰, 邓德安
2016, 37(2): 63-66.
摘要:
以ABAQUS软件为平台,开发了热-弹-塑性有限元计算方法用于模拟V形、K形和X形坡口SUS304奥氏体不锈钢多层多道焊对接接头的温度场、残余应力和焊接变形. 同时,采用试验的方法测量了接头的残余应力和角变形. 计算得到的焊接残余应力和角变形与实测结果吻合良好,验证了计算方法的妥当性. 试验和数值结果表明,坡口形式对接头的残余应力和角变形有显著的影响:V形坡口的高拉伸残余应力区和角变形均明显大于K形坡口和X形坡口,而K形坡口则略大于X形坡口; 坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小.
外加磁场对非等厚铝合金电阻点焊熔核偏移的影响
颜福裕, 李洋, 罗震, 谈辉, 罗彤
2016, 37(2): 67-70.
摘要:
针对两层板及三层板组合下的5052铝合金进行了外加磁场与常规情况下的电阻点焊,研究了外加磁场对铝合金点焊熔核偏移影响. 结果表明,外加磁场改善了两层板及三层板非等厚度铝合金的熔核偏移情况,尤其是针对熔核偏移较严重的板材厚度组合下,外加磁场改善熔核偏移的作用更加明显. 之后针对外加磁场和常规点焊情况的不同两层及三层板铝合金板厚组合式样进行了剪切拉伸测试. 结果表明,外加磁场在改善点焊熔核偏移的同时,提高了点焊接头的强度. 因此,外加磁场是一种改善非等厚度铝合金点焊熔核偏移及提高接头剪切拉伸性能的有效方法.
连续电火花沉积WC-12Co涂层应力场数值模拟
初未珅, 林铁松, 何鹏, 魏红梅, 戴登峰
2016, 37(2): 71-74.
摘要:
为了对连续电火花沉积WC-12Co涂层的残余应力进行分析,文中运用生死单元技术,设定适当边界条件,建立了连续电火花沉积模型,运用ANSYS有限元分析系统进行数值模拟,得到不同深度残余应力随时间变化曲线. 结果表明,沉积残余应力主要以平行于工件表面方向的应力为主,且最大拉应力出现在涂层表面上. 文中还利用连续电火花沉积模型对工艺参数和残余应力的影响进行了分析,预测了可获得良好涂层界面的最佳工艺参数范围,并通过电火花沉积试验验证了预测结果的正确性.
Cu含量对Zn20Sn无铅钎料腐蚀性能影响
马士涛, 闫焉服, 王红娜, 赵永猛
2016, 37(2): 75-79.
摘要:
采用合金化原理,在Zn20Sn钎料基体中添加不同含量铜,形成新型合金Zn20SnxCu,研究铜含量对Zn20SnxCu无铅钎料腐蚀性能影响. 结果表明,当铜添加量小于4%时,随着铜添加量的增加,Zn20SnxCu钎料合金的腐蚀电位逐渐升高,腐蚀速率逐渐降低,合金耐腐蚀性逐渐增强;当铜添加量大于4%时,随着铜添加量的增加,Zn20SnxCu钎料合金的腐蚀电位逐渐降低,腐蚀速率增加,耐腐蚀性下降. Zn20SnxCu腐蚀表面主要产物为Zn5(OH)8Cl2·H2O和ZnO. 从Zn20SnxCu腐蚀性能考虑,铜最佳添加量为4%.
核用SA508-3钢特厚板焊后热处理有限元分析
陈重毅, 麻永林, 王文君, 邢淑清, 陆恒昌
2016, 37(2): 80-84.
摘要:
为了得到SA508-3钢特厚板焊接残余应力分布及焊后热处理对残余应力分布的影响,利用有限元方法对焊接及焊后热处理进行了模拟计算,计算结果表明:焊后热处理对试板焊接应力分布趋势影响较小,但焊后热处理可以大大减小接头应力数值,其中,纵向应力最大减小幅度为72%,横向应力最大减小幅度为70%;焊接接头存在应力分布准稳定区,且接头内部残余应力水平最小,其次为接头上表面,接头下表面应力水平最大;通过残余应力测定试验与模拟结果比对,两者结果吻合度很高,说明计算模型及计算方法可靠,可以指导实际SA508-3钢特厚板焊后热处理生产.
大粒度镍基合金焊料真空钎焊金刚石工艺
王波, 肖冰, 朱永伟, 邵明嘉
2016, 37(2): 85-88,93.
摘要:
为解决金刚石钎焊工艺所用粉末状合金焊料用量难以控制、焊料层均匀性较差的问题,提出大粒度合金焊料真空钎焊金刚石的工艺构想并建立了几何模型,得出金刚石最优钎焊效果的大粒度合金焊料与金刚石粒度关系方程组,并求得基于合金焊料润湿角的实际解. 根据测定的镍基合金焊料润湿角得出50目大粒度合金焊料匹配的金刚石粒度为60目. 进行了金刚石真空钎焊试验与重负载磨削试验,试验表明,大粒度镍基合金焊料熔化完全,流淌性好,对金刚石具有良好的包埋、爬升效果;金刚石出露60%~70%,表面清洁无杂质. 重负载磨削后金刚石出现刃口磨损、局部破碎、磨平三个正常磨损状态,证明了新工艺的可行性.
基于激光视觉的角焊缝图像特征点提取
刘子腾, 白瑞林, 王秀平
2016, 37(2): 89-93.
摘要:
提出一种借助线激光从图像中提取角焊缝特征点的方法,克服了线激光在角焊缝表面的反光对提取光条中心线的影响,有效地识别出了角焊缝特征点. 首先,根据局部对比度区分实际光条与反光条纹,用阈值分割结合图像形态学方法分割出实际光条,并确定ROI区域;其次,根据光条截面的灰度分布提取光条中心点;最后,用迭代最小二乘法拟合分段光条中心线方程并确定角焊缝特征点. 结果表明,该方法能够快速准确地提取表面光亮角焊缝的亚像素图像特征点,在主频3.4 GHz的PC机上共用时0.35 s,能够满足焊接速度为0~25 mm/s的普通焊接设备的实时性要求.
加载速率和钎料厚度对SnAgCu/Cu焊点剪切行为影响
高瑞婷, 李晓延, 朱永鑫, 王超
2016, 37(2): 94-98.
摘要:
采用四种加载速率(1,0.1,0.01,0.001 mm/s),对四种钎料厚度(0.1,0.2,0.3,0.6 mm)的SnAgCu/Cu搭接焊点进行了剪切破坏试验,分析了不同加载速率以及钎料尺寸对焊点抗剪切性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了剪切试样断口形貌、裂纹的萌生位置及扩展路径,阐释了SnAgCu/Cu焊点断裂失效机理. 结果表明,加载速率在0.001~1 mm/s范围内,焊点抗剪切强度随加载速率的增加而增大,不同加载速率条件下焊点的断裂模式都为韧性断裂. 不同钎料厚度的SnAgCu/Cu焊点随着焊点厚度的减小,其抗剪切性能提高,表现出明显的体积效应,其裂纹萌生位置逐渐由焊点内部向IMC层转移. 焊点断口形貌为拉伸撕裂型伸长韧窝和剪切平面,断裂机理为微孔聚集型-纯剪切复合断裂.
超高强钢点焊结构疲劳试验分析
王晓光, 宇慧平, 李晓阳, 陈树君
2016, 37(2): 99-102,110.
摘要:
以超高强淬火钢22MnB5为母体的点焊结构为研究对象,分别通过恒压和锻压工艺,利用光学显微镜,运用成组法进行了疲劳试验测试分析,结果表明,锻压和恒压二种工艺的p-S-N曲线显示出前者比后者工艺的疲劳寿命分散性略大及两种工艺的断裂模式基本相同,裂纹在焊核与热影响区交界处发生,并进一步向两侧较对称扩展至母材区,成为裂纹起裂点.异种母材与同种母材的试样发生疲劳断裂的位置相同,均为焊核与内层热影响区的交界处,异种母材的试样在裂纹扩展形态具有不对称性,疲劳失效均发生在低碳钢焊核处,得到三种应力等级下焊点的疲劳寿命变化曲线.
氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2复合抗氧化涂层
王振廷, 付长璟, 梁刚, 孟君晟, 王新智
2016, 37(2): 103-107.
摘要:
为了提高石墨电极的高温抗氧化性能,以钛粉和B4C粉为原料,采用氩弧熔覆技术在石墨电极表面原位反应合成TiC-TiB2复合涂层. 利用X射线衍射分析、蔡司电子显微镜和扫描电子显微镜对涂层的组织形貌和物相组成进行了分析,利用间歇法测试了TiC-TiB2复合涂层的高温抗氧化性能. 结果表明,熔覆层由花瓣状的TiC颗粒和棒状的TiB2颗粒组成,熔覆层与石墨基体热匹配性好,表面无裂纹和气孔等缺陷,且熔覆层具有良好的抗高温氧化性能,1 300℃高温氧化6 h,氧化增重率为0.546 mg/mm2·h-1.
基于灰色模型的焊点健康状态预测
张国礼, 王建业, 刘苍
2016, 37(2): 108-110.
摘要:
随着BGA(ball grid array)封装FPGA在武器系统及航空航天领域的应用越来越广泛,其焊点健康状况越来越受到关注. 利用灰色系统理论,有效解决了焊点失效模型建立过程中数据样本少且无明显规律、焊点失效过程难以预测等难题. 文中将焊点故障诊断过程中得到的前期故障实测数据作为原始数据,建立焊点失效灰色模型,并对焊点后期健康状况进行预测,预测结果与实测结果对比发现,预测精度为一级. 结果表明,基于灰色系统的焊点健康状态预测模型,做到了焊点故障的提前预警,克服了监测周期长、焊点故障难以预测、一旦发现即失效等问题.
基于热场的铝合金电子束焊缝余高数值模拟
刘成财, 马丽翠, 何景山
2016, 37(2): 111-114.
摘要:
文中基于熔池凝固收缩和补缩理论开发了临界固相率与Niyama判据相结合的余高判据式程序,并采用它对20 mm厚2219高强铝合金未熔透电子束焊焊缝余高产生原因进行了模拟探索和试验验证. 结果表明,焊缝的中上部区域存在有大量凝固阶段未收缩的疏松间隙,这些间隙体积的存在导致了焊缝表面余高的形成. 通过计算和与试验件对比可知,模拟得到的余高尺寸和焊缝体积膨胀率误差分别在11%和23.67%左右,可见采用余高判据式程序能够对焊缝余高的产生进行合理地数值预测.
冷金属过渡条件下4043铝合金在不同钢板上的润湿行为
周彦林, 林巧力, 曹睿, 陈剑虹
2016, 37(2): 115-118.
摘要:
采用激光背光投影技术研究了冷金属过渡条件下4043铝合金分别在Q235钢板和镀锌钢板表面的润湿行为及其与工艺参数的关系,同时分析了镀锌层的作用. 结果表明,铝-Q235钢在CMT条件下的润湿行为与焊接工艺参数中的送丝速度v和点焊时间t密切相关,具体可以表达为:v≤4 m/min时θ(t)=θ0+2(54-10v)(1-exp[(0.33-3v)t]),v>4 m/min时θ(t)=θ0+(58-7v)exp[-(1.7-0.15v)t]. 铝-Q235钢、铝-镀锌钢在较大热输入的情况下两者都可以达到较好的润湿性. 锌蒸汽将导致工艺不稳定,主要归结于液-固界面上的锌蒸汽阻隔了熔滴与母材的接触.
基于Fluent的熔融金属填充焊接冲蚀孔形成过程数值模拟
武少杰, 高洪明, 张宗郁
2016, 37(2): 119-122.
摘要:
针对熔融金属填充焊接工艺过程中液流冲蚀形成小孔的过程进行数值模拟研究. 分析确定该过程的控制方程和边界条件,建立二维轴对称模型. 利用Fluent软件,从物理过程出发建立凝固熔化模型以及热源模型. 利用VOF模型追踪金属相与气相界面,获得液流在不同的焊接条件下,冲蚀形成小孔的过程. 并通过获得的流场,温度场分析形成不同形貌小孔的原因. 利用锡铅合金为试验材料在堆焊过程中得到的焊缝截面形貌,试验结果表明,模拟计算得到结果与试验结果基本吻合.
专题综述
电阻缝焊数值模拟研究进展
岑耀东, 陈芙蓉
2016, 37(2): 123-128.
摘要:
电阻缝焊过程的热影响区随着滚轮电极的旋转而不断移动,熔核彼此搭迭,形核过程处于封闭状态且无法观测,焊接参数及性能比点焊更加难以准确计算. 数值模拟作为一种功能强大的分析手段,解决了电阻缝焊领域中传统分析方法无法解决的问题,越来越受到焊接研究人员的重视. 文中综述了国内外近几年来的研究成果,对比了电阻缝焊与电阻点焊的特点,总结出电阻缝焊过程中电流场、温度场、应力场(应变场)三大领域的数值模拟方法,以及焊后焊缝形状、焊缝跟踪、无损探伤等智能控制技术,并对这些方法的原理进行了分析和探讨,提出开发多参数、多变量综合数学模型是将来电阻缝焊数值模拟技术的研究重点. 此外,指出发展与先进的在线实时监控系统及无损检测技术相适应的数值模拟技术将是电阻缝焊重要的研究方向.
英文摘要
2016, 37(2): 129-134.
摘要: