国家科技重大专项(2013ZX04001131)
- 作品数：8 被引量：55H指数：5
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- 相关机构：湖南大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：金属学及工艺电子电信更多>>
- 激光深熔焊细长小孔数值模拟与试验研究被引量：2
- 2015年
- 为了准确模拟焊接过程中小孔的瞬态形成过程,采用水平集法追踪小孔气/液界面,运用混合理论处理固/液相变,建立了气、液、固三相耦合模型。该模型综合考虑了表面张力、浮力、反冲压力、固/液间摩擦力、潜热、对流以及辐射等影响因素,数值计算得到小孔演变的动态过程和孔内外金属蒸汽行为。模拟发现,小孔形貌瞬态变化,前后壁凹凸变形,逐渐趋于稳定,孔径约为1mm;金属蒸汽与小孔相互影响,最大蒸汽速率为5.3m/s。采用改进的"三明治"方法进行激光焊接实验验证,实验结果与模拟结果相吻合。结果表明,水平集法追踪小孔自由界面在激光深熔焊模拟中具有良好的适用性。这为小孔的研究提供了理论依据。
- 陈根余陈晓锋周聪李时春廖生慧
- 关键词：激光技术数值模拟
- 高功率激光焊接SUS304不锈钢数值模拟与试验研究被引量：4
- 2014年
- 针对高功率激光焊接SUS304不锈钢形成"钉子头"型焊缝缺陷的原因进行数值模拟,并通过试验进行对比。首先,利用COMSOL Multiphysics4.3a有限元软件建立了激光焊接熔池流动和传热耦合的三维模型。模型考虑Marangoni力、浮力和潜热共同耦合的熔池传热和流体流动,通过添加源项处理过渡区固-液相变问题。其次,分析了Marangoni对流对温度场、流场及熔池形貌的影响机制。最后,基于模型对SUS304不锈钢进行了激光深熔焊接试验。结果表明:Maragoni对流是导致上表面高温熔融金属液向熔池边缘流动,致使熔宽增加,从而形成"钉子头"型焊缝的原因。试验结果与模拟结果基本吻合,焊接速度从25 mm/s降低至10 mm/s,熔宽和熔深均增加,熔合线曲率越大,"钉子头"型焊缝越突出。
- 陈根余廖生慧周聪李时春陈晓锋
- 关键词：数值模拟
- 大功率光纤激光厚板自熔焊焊缝表面质量改善研究被引量：13
- 2013年
- 在高功率光纤激光焊接厚度为12mm的SUS 304不锈钢板的过程中,熔池无法在其自身重力、表面张力、蒸气反冲力等作用力的共同作用下保持动态平衡,熔池内液态金属流动剧烈,使得穿透焊时焊缝表面成型质量较差,容易出现飞溅、表面塌陷以及底部驼峰等焊接缺陷的问题。在确定焊接功率及正面保护种类及气流量等工艺参数的情况下,采用改变单一变量的方法,讨论了焊接速度、离焦量、背面保护气流量以及对接间隙的变化对焊缝表面质量的影响。结果表明:合理的工艺措施可有效改善焊缝质量,优化参数后的焊缝表面光滑、均匀,后续加工量小。拉伸试验表明韧性断裂发生在母材处,而且远离焊缝,最大拉伸应力为809MPa,对应的应变为64%。
- 陈根余周宇张明军陈晓锋廖生慧
- 关键词：激光技术激光焊接
- 10kW级光纤激光厚板焊接表面塌陷的试验研究被引量：8
- 2014年
- 针对12mm厚的SUS 304不锈钢板的大功率光纤激光焊接过程中,焊缝表面容易出现塌陷的问题,利用高速相机及"三明治"焊接方法拍摄了熔池的流动状况。讨论了焊接位置和焊接速度以及底部驼峰的形成对表面塌陷的影响,研究了塌陷产生的原因。结果表明:从水平焊接位置到竖直焊接位置的过程中,表面塌陷平均深度逐步减小。焊接速度越小,小孔前沿孔壁上"凸台"越大,表面塌陷越严重。底部驼峰的形成,导致熔池熔融金属不足,形成表面塌陷。
- 陈根余周宇张明军李时春
- 关键词：激光技术激光焊接厚板
- 光纤激光焊接工艺参量对底部驼峰的影响被引量：3
- 2015年
- 为了研究高功率光纤激光焊接工艺参量对底部驼峰倾向的影响,采用单一变量方法研究了激光功率、焊接速度、离焦量、下表面保护气体流量及焊接方位的变化对底部驼峰的影响。结果表明,随激光功率的增加,底部驼峰倾向先加大后减小;焊接速率提高时,底部驼峰高度先增加后减小,驼峰间距明显减小;离焦量在0mm附近时,底部驼峰倾向较大;适当的下表面保护气体流量有助于减小底部驼峰倾向,最佳流量为15L/min;焊接方位为60°时,一定程度上可减小底部驼峰倾向。优化后的工艺参量合理,可有效地消除底部驼峰。
- 周聪夏海龙陈根余李时春黎长邹
- 关键词：激光技术激光焊接
- 5A06铝合金光纤激光-MIG电弧复合焊接研究被引量：8
- 2016年
- 激光-电弧复合焊接是一类稳定、可靠、加工效率高的新型制造技术,急需在国内工业制造领域进行推广应用。基于标准正交试验设计方法,分析探讨了4mm厚5A06高强铝合金光纤激光-MIG电弧复合焊接的表面成形规律与气孔特性。实验结果表明,工艺参数对试样熔深的影响由大至小依次为焊接速度、电弧焊接参数、离焦量、激光功率、光丝间距。实验参数为焊接速度25mm/s、离焦量+2mm、送丝速度9m/min、电流123A、电压23V、激光功率3kW、光丝间距3mm时,可获得良好的试样表面成形。相比铝合金纯激光填丝焊接,稳定的光纤激光-MIG电弧复合焊接无需对母材进行精细的氢来源控制和复杂的焊接前后处理,即可有效地减少甚至完全消除铝合金试样的接头氢气孔。抑制气孔的机理主要从优化熔池流动行为、增强熔池小孔稳定性、降低熔池凝固速率三方面考虑。
- 周逸凡陈根余张焱李时春蒋翼
- 关键词：激光-电弧复合焊接5A06铝合金气孔
- 高功率光纤激光焊接底部驼峰的机理研究被引量：16
- 2015年
- 高功率光纤激光焊接SUS 304不锈钢板的过程中,熔池由于受力不平衡出现下掉,并在试件底部流动堆积,从而形成底部驼峰。采用高速摄像和"三明治"试件焊接新方法,分别从不同角度拍摄熔融金属的流动情况并从侧面直接观测小孔和熔池的变化过程。结果表明,孔内熔融金属流动的不连续和小孔前沿孔壁凸起向下移动,以及孔内金属蒸气压力导致小孔底部熔池形成多个熔滴;底部熔池表面张力和熔池的流动导致熔融金属不断向后流动从而汇聚形成驼峰;底部驼峰的形成影响熔池的流动状态,是导致焊缝表面塌陷的原因。
- 陈根余夏海龙周聪李时春黎长邹
- 关键词：激光光学激光技术激光焊接熔池流动
- 万瓦级光纤激光焊接过程中小孔内外等离子体研究被引量：8
- 2014年
- 为了进一步深入了解超高功率光纤激光深熔焊接过程中等离子体特征,试验拍摄了深熔小孔内外等离子体形态,并采用光谱仪检测分析了光纤激光致等离子体光谱信号.利用检测得到的等离子体光谱信号,计算研究了等离子体的电子温度、电子密度、电离度以及等离子体压力特征,并分析了在小孔内不同深度处及孔外等离子体的变化规律.结果表明,孔内等离子体呈现不均匀分布特征,孔外金属蒸气远多于等离子体.等离子体光谱分析显示,光纤激光致等离子体辐射出的谱线较少,即电离程度较低.进一步的计算结果同样证实了光纤激光致等离子体处于弱电离状态,但等离子体电子密度仍然处于较高水平,且等离子体瞬态压力可达到数百个大气压.
- 李时春陈根余周聪陈晓锋周宇
- 关键词：光纤激光深熔焊接等离子体
