中厚板GMAW近缝区焊接传热的边界元计算

依据焊接准稳态传热的边界元计算模型,编制了计算机程序。对中厚板熔化极气体保护焊(GMAW)条件下常见的指状熔深的近缝区传热问题进行了计算,计算结果与实测符合较好。说明用边界元法分析焊接热过程是有效的,为焊接热过程的计算机模拟提供了新的数值分析手段。在进行焊接近缝区传热计算时,如果以熔池边界直接作为热源,则忽略材料热物理参数的非线性对计算精度没有明显的影响,因此焊接近缝区传热计算的关键是熔池形状的确定问题。     

基于适体坐标系的TCGMAW熔池行为数值模拟

为了解双丝共熔池气体保护焊的工艺机理,优化工艺参数,对其熔池流场数学模型进行了研究.在分析熔池表面变形的基础上,利用适体坐标变换将熔池表面变形后所形成的复杂物理边界转变为非正交适体坐标系下规则的计算边界,使坐标轴与计算区域的边界一致,从而建立适体坐标系下的离散化控制方程组,并对其能量和动量边界条件分别进行离散求解,进而建立了三维准稳态双丝气体保护焊接熔池流场的数值分析模型,最后采用SIMPLEC算法进行了数值模拟实验.结果表明,该方法较好地处理了熔池表面变形与流场和热场的耦合问题,使得模拟过程更加符合实际情况.     

激光近净成形工件边缘凸起的数值模拟

为了分析激光往复扫描下薄壁工件的边缘凸起问题,文章建立了熔池的二维热传导和流体流动模型,分析了多层工件的熔池温度分布和形貌特征;通过计算有效送粉量,得到多层工件的成形高度预测,解释了边缘凸起的形成原因。激光在每层工件的边界处改变扫描方向,熔池被连续加热而扩大,导致熔池与粉斑的重合面积扩大,增加了有效送粉时间,进而导致工件边缘处熔融的粉末过多、形成凸起。数值计算结果表明,缩小粉斑面积能有效减小边缘凸起问题。     

双辊薄带铸轧熔池温度场的在线计算模型

合理简化双辊薄带铸轧的熔池换热边界条件,采用热平衡法推导出熔池温度场的计算模型.该模型考虑了浇铸温度、铸轧速度、辊缝、铸辊温度等工艺参数对熔池温度场的影响,其计算速度和计算精度能够满足实时在线控制要求.根据模型计算结果分析了影响熔池温度场的主要因素,得到了铸轧在线控制的深层规律,并在多次的铸轧实验中验证了模型的正确性.     

基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取

在Lee-Kuo通用反射图模型的基础上,提出了变因子反射图方程求解方法,采用超松弛方法从实际成像条件下的合成图像中计算出球面的高度.分析了焊接过程中的成像特点,得到了铝合金焊接熔池表面的反射图模型,并针对焊接熔池边缘不光滑特点,提出了实际表面光滑约束条件,计算了铝合金非熔化极气体保护焊(GTAW)熔池表面高度.结果表明,计算结果能够反映熔池的下塌趋势.     

基于机器视觉的薄带铸轧熔池液位识别方法

为解决薄带铸轧熔池液位难检测的问题,研发机器视觉识别熔池钢水液位的方法.利用线阵CCD下熔池钢水与铸轧辊灰度值有明显差别的图像特征,建立熔池液位的机器视觉检测系统.利用所选线阵相机采集图像速度快的特性,提出基于时间建立熔池液位图像原型的方法,建立了以滤波处理、二值化处理和边界识别为核心的熔池液位视觉识别模型.使用建立的系统和模型在实验室铸轧机和感应加热炉上进行了测试实验,结果表明:所建的熔池液位视觉检测系统和识别方法具备可行性,具有较高的检测精度和较快的检测速度,能够满足工业生产需要.     

激光加工熔池自由液面特性

针对激光加工过程中,熔池自由液面的静态特性,从熔池自由面的表面张力变化入手,应用热焓源项法和多孔介质模型,发展了对金属流体区和固体区统一的数值分析方法,揭示了熔池内部的流动、换热规律和熔池自由面的表面张力分布.通过熔池自由面的静态受力分析,结合熔池内计算结果,分析了对熔池自由面形状的形成.应用该模型对AISI304不锈钢的某一激光加工过程求解,分析了不同加工工艺以及工件物性对熔池自由面形状的影响.     

一种弧焊机器人熔池图像的快速标定方法

为了获得弧焊机器人焊接过程中熔池的几何尺寸,须在焊接过程中采用摄像机采集熔池图像,并完成系统的标定.将摄像机模型考虑为理想针孔透视模型,采用固定角度和高度对熔池图像进行采集,使标定模型参数缩减至8个,和传统标定方法相比,大大降低了计算量.采用同一平面4个目标点进行了系统标定和实验,理论和实际熔宽平均误差为0.031 mm,因此应用该方法对弧焊机器人熔池图像进行标定是可行的.     

GTA焊接熔池特性的数值模拟

以GTA焊接熔池为研究对象,建立了304不锈钢材料的移动GTA焊接过程的数学模型,模型中考虑了电磁力、浮力和表面张力.利用大型通用商业软件Phoenics3.4进行数值模拟.通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入Darcy源项,由此建立统一的液固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程.应用该模型计算了不锈钢GTA焊接过程中的熔池形状、工件的温度场和熔池的流场,熔池形状计算结果与实际焊接结果吻合.     

TIG焊流动、传热及界面跟踪动网格数值模拟

基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型,采用动网格技术(dynamic mesh method,DMM)跟踪电弧-熔池界面,建立了钨极惰性气体(tungsten insert gas,TIG)保护焊过程耦合流动、传热、凝固熔化及动网格界面跟踪的数学模型.首先计算自由燃弧,得到了准确的弧区速度、温度及压力等参数.然后分别验证了熔池内电磁力、热浮力、等离子流曳力和Marangoni力4个驱动力.考虑上述电弧-熔池相互作用,基于压力的动态平衡跟踪界面,计算了304不锈钢TIG焊过程,得到了等离子体冲击造成的熔池中央下凹及边缘上凸现象.结果表明,本模型可以得到更准确的界面及熔池形状.     

X射线检测焊缝的图像处理与缺陷识别

根据射线检测焊缝图像的特点,设计了图像去噪、增强的算法;针对焊缝缺陷对比度差、光照不均、纹理较多等不利因素,在去除焊缝背景情况下,设计了动态划分焊缝区域算法,利用局域阈值法分割提取出对比度不均的缺陷;通过对焊缝缺陷特征分析,选取缺陷识别的特征参数;建立了用于焊缝缺陷识别的模糊神经网络模型。试验结果表明,图像预处理和缺陷提取是成功的,提出的识别算法能够提高介于模糊边界模式分类时的识别率,对焊缝缺陷识别的效果优于分类识别法。     

用功率流方法探讨摩托车架焊接质量

采用功率流方法探讨摩托车架的焊接质量 通过摩托车架上大量使用的L型杆件的模拟计算可以发现 :杆件的焊接质量不同 ,杆件振动的边界条件就不同 ,从而影响振动杆件的入射功率流、反射功率流和传递功率流以及反射系数和传递系数 ;并且振动杆件的入射功率流、反射功率流和传递功率流以及反射系数和传递系数均与杆件所受的激励力的激励频率和杆件结构所受的负载阻抗有关 这样可以为工程上对焊接质量的无损检测提供一种全新的思路和必须的理论依据     

珠江口盆地琼海凸起断裂调整聚集成藏模式

针对油气分布规律认识问题,运用油气地球化学、构造解析方法,开展了中新世构造运动背景下珠江口盆地 琼海凸起中新统珠江组油藏的调整、次生油藏形成机制的研究。以地层界面T41（珠江组一段IV 油组顶）为界的珠江 组上、下部油藏,分别具有“晚期聚集”和“晚期断裂调整”特征,下部油藏原油密度高、黏度大;上部油藏原油密度低、 黏度小。珠江组上、下部油藏油气来源相同。中中新世的NWW- SEE 走向雁列式断裂体系沟通了珠江组上、下部油 藏,起到了调整改造下部油藏和向上部运移油气的双重作用。提出了“晚期断裂调整、晚期聚集”油气成藏模式,即由 于晚期断裂的垂向沟通,早期形成的珠江组下部油藏中局部油气沿断裂向上部运聚,调整后的下部油藏、晚期聚集的 上部油藏垂向叠置,形成“下重上轻”、多油水系统的油田,对研究区油气勘探开发具有重要指导意义。     

焊接接头工作应力的边界元分析

本文采用弹性力学平面问题的边界元计算程序,对几种典型焊接接头的工作应力分布形态以及应力集中系数K_T进行了计算,并考察了接头几何参数对K_T的影响,为接头形式的选择与合理设计提供了参考依据。计算结果表明,十字接头焊趾部位的最大应力位于焊趾附近焊缝一侧的表面。当几何参数相同时,几种接头焊趾应力集中系数由小到大的次序为:丁字接头,十字接头联系焊缝,十字接头工作焊缝,搭接接头。同时还简要讨论了用边界元法进行焊接接头应力分析的有效性。     

焊接缺陷实时成像自动检测技术的研究

对射线实时成像检测技术的发展现状进行了分析 ,指出了目前存在的主要问题。以焊接缺陷的射线实时成像检测为对象 ,简要介绍了图像增强及去噪声等预处理方法。对缺陷提取技术进行了研究 ,设计了基于灰度梯度的焊缝边界提取方法 ,采用基于分离焊缝的拟合 DSA方法进行特征提取 ,详细介绍了有关算法并给出了实际处理结果。另外 ,提出了提取结果相关性修正的概念及算法并对缺陷类型识别方法进行了研究。采用上述方法开发完成了一套焊缝缺陷实时成像检测系统     

Effect of welding process on the microstructure and properties of dissimilar weld joints between low alloy steel and duplex stainless steel

To obtain high-quality dissimilar weld joints, the processes of metal inert gas (MIG) welding and tungsten inert gas (TIG) welding for duplex stainless steel (DSS) and low alloy steel were compared in this paper. The microstructure and corrosion morphology of dissimilar weld joints were observed by scanning electron microscopy (SEM); the chemical compositions in different zones were detected by energy-dispersive spectroscopy (EDS); the mechanical properties were measured by microhardness test, tensile test, and impact test; the corrosion behavior was evaluated by polarization curves. Obvious concentration gradients of Ni and Cr exist between the fusion boundary and the type II boundary, where the hardness is much higher. The impact toughness of weld metal by MIG welding is higher than that by TIG welding. The corrosion current density of TIG weld metal is higher than that of MIG weld metal in a 3.5wt% NaCl solution. Galvanic corrosion happens between low alloy steel and weld metal, revealing the weakness of low alloy steel in industrial service. The quality of joints produced by MIG welding is better than that by TIG welding in mechanical performance and corrosion resistance. MIG welding with the filler metal ER2009 is the suitable welding process for dissimilar metals jointing between UNS S31803 duplex stainless steel and low alloy steel in practical application.     

高锰易切削奥氏体不锈钢焊接性评定

由Ｇｌｅｅｂｌｅ热塑性试验及Ｖａｒｅｓｔｒａｉｎｔ热裂试验可以看出，与通常的３０３不锈钢相比，３０３ＳｕｐｅｒＸ不锈钢具有优良的焊接性。由Ｄｅｌｏｎｇ图计算所得的铁素体数量（ＦＮ）处于１．２～５．５值域。ＦＮ在这一值域的变化对该种高锰易切削不锈钢的抗热裂性无可见影响。在３０３ＳｕｐｅｒＸ钢中Ｃ／Ｓｉ比率增大将明显地增强其热裂倾向。金相试验表明，３０３ＳｕｐｅｒＸ的焊缝热影响区的液相偏析属于隔离的晶界偏析类型。     

12Cr1MoV/TP347H异种钢焊接接头时效过程中界面组织演变

The interfacial microstructure evolution of 12Cr1MoV/TP347H dissimilar steel welded joints with a nickel-based filler metal during aging was studied in detail to elucidate the mechanism of premature failures of this kind of joints. The results showed that not only a band of granular Cr₂₃C₆ carbides were formed along the fusion boundary in the ferritic steel during aging, but also a large number of granular or plate-like Cr₂₃C₆ carbides, which have a cube–cube orientation relationship with the matrix, were also precipitated on the weld metal side of the fusion boundary, making this zone be etched more easily than the other zone and become a dark etched band. Stacking faults were found in some Cr₂₃C₆ carbides. In the as-welded state, deformation twins were observed in the weld metal with a fully austenitic structure. The peak microhardness was shifted from the ferritic steel side to the weld metal side of the fusion boundary after aging and the peak value increased significantly. Based on the experimental results, a mechanism of premature failures of the joints was proposed.     

Fusion boundary evolution,precipitation behaviour,and interaction with dislocations in an Fe–22Cr–15Ni steel weldment during long-term creep

A tungsten inert gas welded joint between a novel heat-resistant austenitic steel and ERNiCrCoMo-1 weld metal was investigated before and after creep in this study. The evolution of the microstructures in the base and weld metals was discussed based on the electron back-scatter diffraction(EBSD) and transmission electron microscopy(TEM) analyses. The preferred orientations of the fusion boundary after creep revealed the influence of the applied stress on creep deformation mechanism. A cooperative nucleation process of M_(23)C_6 carbides in the base metal was proposed. The finely distributed Cu-rich phase was cut off by the dislocations during creep, leading to increased mean size and reduced amount of the nano-Cu phase. A modified triple-precipitate hardening model was constructed based on TEM observations of the interactions between the particles and the dislocations in the base metal after creep at 200 MPa. The evolution of a μ phase in the weld metal involved epitaxial growth and dissolving into the matrix.