收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激光+GMAW复合热源焊焊缝缺陷机理研究

张卫卫  
【摘要】:激光+GMAW复合热源焊综合了激光焊与GMAW焊的双重优点,可实现优质、高效焊接。但相较于单热源焊,其工艺参数较多,难于优化。若焊接过程中,工艺参数搭配不当,仍会出现焊接缺陷。本文利用数值模拟和试验结合的方法,研究了激光+GMAW复合焊小孔动态行为及流体动力学特征,分析了高速复合焊焊缝缺陷的产生及抑制机理,为提高复合焊工艺可靠性提供了技术支持。从传热学和流体动力学角度出发,考虑熔滴和小孔对熔池的影响,建立了基于FLUENT软件适用、高效的激光+GMAW复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型。利用双椭球体热源描述电弧热输入,将激光热输入视为热流峰值可调节的锥体热源,其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定;将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程,并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率。简化了小孔的计算过程,重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的影响。该模型综合考虑了小孔、熔滴、熔池及热场之间的耦合以及激光与电弧之间的相互作用,可实现弯曲小孔、热场以及流场的模拟计算,能够合理反映复合焊小孔动态行为及流体流动的主要特征,同时提高了计算效率。利用该模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合焊小孔、流场及焊缝成形进行了模拟计算,并依据试验结果对模型进行了验证及优化,根据复合热源焊小孔动态行为及流体流态,分析了其对焊缝成形的影响机制。获得了高速过程中驼峰、咬边、气孔等焊接缺陷形成时的流体流动模式,探讨了激光功率、焊接速度、电弧热输入等对复合焊小孔及流体流动的影响规律,提出了其抑制焊接缺陷的方法。研究结果表明,相较于GMAW焊,复合焊中激光热输入的存在改变了熔池的热场特征及流体流动模式,从而能够有效地抑制高速焊接过程中驼峰、咬边的出现;但随着焊接速度的提高,激光影响减弱,焊接缺陷又会重新出现。在1 m/min焊速条件下,GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷;当激光功率为500 W时,驼峰缺陷消失,但熔池中无小孔产生,且流体流动模式与GMAW焊相近,而当焊接速度增大到2 m/min时,驼峰重新出现;当激光功率增至2000 W,熔池中出现小孔,使得流体流动模式更为复杂。并且将焊缝横断面形状尺寸的数值计算结果与试验结果进行对比,二者吻合较好,从而验证了模型的准确性和适用性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 雷玉成,郁雯霞,李彩辉,张成,程晓农;GMAW温度场计算及其焊接质量的特征建模[J];江苏大学学报(自然科学版);2005年03期
2 尹力;洪波;屈岳波;李安强;龚海;周文军;;旋转电弧脉冲GMAW焊的信号处理[J];焊接技术;2006年06期
3 闫志鸿;吴林;张广军;高洪明;;Neural network modeling for weld shape process of P-GMAW[J];China Welding;2007年01期
4 郭遵广;薛龙;吕涛;徐立力;;高压GMAW焊接试验台架设计[J];北京石油化工学院学报;2010年02期
5 Radovan Kovacevic;;Hybrid Laser-GMAW Welding of High Strength Quenched-Tempered Steels[J];稀有金属材料与工程;2011年S4期
6 张强;李志勇;李岩;肖辉;;不同参数下GMAW电信号近似熵分析[J];热加工工艺;2014年07期
7 胡庆贤,武传松,孙俊生,王晓丽,张建纲;GMAW焊接过程干扰信号的模糊模式识别[J];焊接学报;2001年06期
8 殷树言,陈树君,刘嘉,黄鹏飞;基于新型控制法的逆变GMAW工艺特点[J];电焊机;2004年S1期
9 王后孝;孙俊生;魏艳红;郑媛媛;;基于点热源的GMAW热输入分布模式及应用[J];焊接学报;2006年05期
10 王振民;黄石生;董飞;薛家祥;;GMAW-P焊后中值脉冲波形控制工艺[J];电焊机;2007年01期
11 孟疌;王卫彬;李芳;华学明;吴毅雄;;GMAW-P脉冲焊接参数对焊缝成形影响的分析[J];焊接技术;2007年06期
12 顾小燕;李志勇;王耀;;基于电信号多元统计的GMAW焊接质量分析方法[J];焊接;2008年12期
13 李春天;陈方;罗怡;;GMAW焊接过程动态模型的建立与参数控制[J];焊接技术;2009年06期
14 石玗;薛诚;钟浩;樊丁;;单旁路耦合电弧GMAW高速焊接工艺[J];上海交通大学学报;2010年S1期
15 郭东东;刘金合;;激光-GMAW复合热源焊接的研究现状[J];热加工工艺;2011年03期
16 张丽玲;;基于复合视觉和形态学模糊检测的GMAW焊过程质量控制[J];焊接技术;2011年05期
17 ;Effect of droplet heat content distribution on humping formation in high speed GMAW[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2011年06期
18 田全荣;刘金合;王世清;;基于生死单元的组合热源在GMAW焊接中的应用[J];热加工工艺;2012年07期
19 ;TANDEM and GMAW Twin Wire Welding of Q690 Steel Used in Hydraulic Support[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2012年05期
20 Xueping DING;Huan LI;Lijun YANG;Ying GAO;;Simulation of Metal Transfer in GMAW Based on FLUENT[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2013年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 丁文斌;刘维;张姝妍;;Effect of Microstructure on Mechanical Properties for Pulsed GMAW of 5083 Aluminum Alloy in LNG Cryogenic Storage Tanks[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
2 徐晨明;陈善本;;基于图象法的脉冲GMAW熔宽控制[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
3 雷玉成;郁雯霞;李彩辉;张成;;GMAW温度场计算及其焊接质量的特征建模[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
4 宋柱梅;李迪;叶峰;;独立元分析在GMAW中的应用研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
5 武传松;胡庆贤;孙俊生;;基于电参数模糊特征的GMAW焊接过程监测[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
6 殷树言;陈树君;刘嘉;黄鹏飞;;基于新型控制法的逆变GMAW工艺特点[A];石油工程焊接技术交流及焊接设备焊接材料应用研讨会论文专刊[C];2004年
7 马跃洲;瞿敏;陈剑虹;;GMAW电弧声参数化模型及模式识别应用[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
8 高进强;武传松;冯天涛;;GMAW焊焊枪对中信息及根部间隙的视觉检测[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
9 胡庆贤;武传松;;基于7维统计矢量的GMAW焊接过程监测FCM系统[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
10 耿正;;GMAW引弧过程的研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张明贤;DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析[D];山东大学;2006年
2 王广英;GMAW过程的系统仿真[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 叶小艳;环境压力与焊接极性对GMAW焊接过程稳定性的影响[D];北京化工大学;2014年
4 张皓庭;激光+GMAW复合热源焊接熔池与小孔动态行为的数值模拟[D];山东大学;2015年
5 张卫卫;激光+GMAW复合热源焊焊缝缺陷机理研究[D];江苏科技大学;2015年
6 徐文镜;高速GMAW焊接焊缝成形缺陷机理的初步分析[D];山东大学;2009年
7 胡志坤;高速GMAW焊接驼峰焊道的产生过程及抑制[D];山东大学;2009年
8 钟黎明;高速GMAW焊驼峰焊道形成过程的视觉检测[D];山东大学;2009年
9 廖巍;基于光谱诊断的激光—脉冲GMAW复合焊等离子体研究[D];上海交通大学;2014年
10 张维明;铝合金激光+脉冲GMAW复合焊热过程的数值模拟[D];山东大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 ;X80输气管线的开发与生产[N];世界金属导报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978