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TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流喷发过程研究
1
作者 杨立军 谢燕 +2 位作者 贾晨鹏 赵圣斌 黄一鸣 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期967-973,共7页
在激光深熔焊过程中,等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段,与熔池小孔行为密切相关,而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性,通过检测该过程的热力学基础参数,可以更好地监测焊接... 在激光深熔焊过程中,等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段,与熔池小孔行为密切相关,而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性,通过检测该过程的热力学基础参数,可以更好地监测焊接过程.本文利用无源双探针检测装置与高速摄像组成的多源光电信号同步检测系统,对钛合金在激光焊接过程中的等离子体羽流喷发行为进行分析.结果表明:等离子体喷发过程分为初期、中期和后期3个阶段;在喷发初期,激光功率在1200~1500W时,等离子体喷发速度最高超过100 m/s,最低小于10 m/s,随功率增加喷发速度分布范围呈减小趋势,概率最大的喷发速度也随之减小;在喷发中期,根据等离子体喷发经过双探针时间差之比的k值来衡量喷发过程中温度变化程度,发现两探针检测等离子体相同温度的时间差是初始阶段等离子体流经两探针时间差的3倍及以上;在喷发后期,两探针电信号波形到达极小值点时间差值的正负可用来判断等离子体喷发的剧烈程度,差值为负时等离子体喷发剧烈,反之等离子喷发较弱. 展开更多
关键词 激光焊接 钛合金 激光等离子体 等离子体喷发速度 小孔振荡
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TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流热力学行为研究
2
作者 贾晨鹏 黄一鸣 +3 位作者 赵圣斌 袁炯 张枫 杨立军 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期59-65,共7页
激光深熔焊过程中等离子体羽流的热力学行为与焊接过程稳定性及焊接质量息息相关。利用激光焊接等离子体光电信息同步检测系统测量了等离子体羽流热力学基本参数,并分析了其统计分布规律。结果表明:等离子体喷发速度主要分布在6~70 m/s... 激光深熔焊过程中等离子体羽流的热力学行为与焊接过程稳定性及焊接质量息息相关。利用激光焊接等离子体光电信息同步检测系统测量了等离子体羽流热力学基本参数,并分析了其统计分布规律。结果表明:等离子体喷发速度主要分布在6~70 m/s范围内;随着焊接热输入增加,概率最大的等离子体喷发速度减小,而喷发速度分布范围变化不明显;在等离子体喷发过程中,随着等离子体羽流上升,其温度不断下降,等离子体羽流温度的下降程度随着焊接热输入的增加呈现为减小的趋势;在喷发后期,两探针电信号开始回升的前后顺序与喷发后期等离子体喷发的剧烈程度紧密相关。 展开更多
关键词 激光技术 激光焊接 钛合金 激光等离子体 等离子体喷发速度 小孔振荡
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变极性频率对铝合金变极性等离子弧穿孔立焊熔池稳定性的影响机理 被引量：2
3
作者 郎瑞卿 韩永全 +1 位作者 白雪宇 包蓄磊 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1172-1182,共11页
为研究变极性频率(VPF)对变极性等离子弧焊熔池稳定性的影响机理,采用变极性有限元模型分析了小孔熔池的热力耦合过程。该模型基于计算流体力学(CFD)技术,能够实现变极性电弧对熔池热-力作用的周期性变化。此外,为了更准确地表达小孔边... 为研究变极性频率(VPF)对变极性等离子弧焊熔池稳定性的影响机理,采用变极性有限元模型分析了小孔熔池的热力耦合过程。该模型基于计算流体力学(CFD)技术,能够实现变极性电弧对熔池热-力作用的周期性变化。此外,为了更准确地表达小孔边界上热量和力分布沿小孔深度的变化,还考虑了小孔的二次压缩效应对热流和电弧压力的影响。比较了不同VPFs条件下小孔边界的热-力振荡强度和熔融桥在临界穿透时的受力平衡情况。结果表明,在小孔形成过程中,随着VPFs的增大,小孔边界的电弧压力、热流密度和流动速度的“振荡强度”减小。另外,不同的热-力振荡条件引起熔池温度场的变化,进而导致熔池表面张力的变化,改变了熔融桥在穿透时的受力平衡条件,影响穿孔熔池的稳定性。当EP相电流占空比为1/5,VPFs大于33,小于83时,匙孔边界的热-力“振荡强度”较弱,熔融桥在临界熔透状态下能保持力平衡,熔池稳定。当VPFs小于33时,“振荡强度”较强,并且熔融桥的受力平衡被打破,熔池趋于被切割。当VPFs大于83时,虽然此时熔融桥“振荡强度”较弱,但因熔融桥受力平衡被打破,熔池处于不稳定状态。最后,通过熔合线形状、小孔穿透时间和焊缝背面小孔尺寸的比较,验证了所建立模型的准确性。 展开更多
关键词 变极性等离子弧焊接 变极性频率 匙孔压缩效应 热-力振荡 熔池稳定性
原文传递
不锈钢激光深熔焊熔池动态行为数值模拟 被引量：1
4
作者 何林基 张天雷 +1 位作者 徐刚 马春伟 《智能计算机与应用》 2021年第3期124-129,133,共7页
考虑激光深熔焊过程中存在对流、辐射、热传导等传热过程以及蒸汽反冲作用力,表面张力,热浮力等力学过程,采用移动旋转高斯体热源来简化焊接的热过程,使用VOF方法跟踪自由界面,通过焓孔隙法实现焊接过程的凝固熔化,同时采用连续表面张... 考虑激光深熔焊过程中存在对流、辐射、热传导等传热过程以及蒸汽反冲作用力,表面张力,热浮力等力学过程,采用移动旋转高斯体热源来简化焊接的热过程,使用VOF方法跟踪自由界面,通过焓孔隙法实现焊接过程的凝固熔化,同时采用连续表面张力模型将蒸汽反冲作用力转化为在一定厚度上连续的作用力。建立数学模型,获得了奥氏体不锈钢深熔焊接过程中动态熔池的温度场以及流场分布。结果表明小孔存在周期性的震荡,小孔壁面在蒸汽反冲作用力、表面张力、流体静压力下形成凸台。凸台再随着小孔周期性的震荡则会形成气孔,产生缺陷。焊接试验的焊缝横截面熔合线同模型计算结果相吻合,验证了模型的可靠性。 展开更多
关键词 激光深熔焊 熔池流场 小孔行为 熔池震荡
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