金属学报  2011, Vol. 47 Issue (8): 1061-1066    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00072

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受控脉冲PAW过程小孔动态变化的数值模拟

孙俊华,武传松,秦国梁

山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室, 济南 250061

NUMERICAL SIMULATION OF KEYHOLE’S DYNAMIC VARIATION IN CONTROLLED PULSE PAW PROCESS

SUN Junhua, WU Chuansong, QIN Guoliang

Key Lab for Liquid–Solid Structure Evolution and Materials Processing (Ministry of Education), Shandong University, Jinan 250061

孙俊华 武传松 秦国梁. 受控脉冲PAW过程小孔动态变化的数值模拟[J]. 金属学报, 2011, 47(8): 1061-1066.
, , . NUMERICAL SIMULATION OF KEYHOLE’S DYNAMIC VARIATION IN CONTROLLED PULSE PAW PROCESS[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(8): 1061-1066.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(779 KB)   摘要: 受控脉冲穿孔等离子弧焊接(PAW)过程中, 小孔形状随焊接电流动态变化,经历“形成-长大-缩小-闭合”的变化过程. 本文在对受控脉冲PAW瞬态温度场进行数值模拟的基础上, 通过分析焊接熔池表面的受力状态,建立了小孔形状的模型, 考虑了盲孔(小孔深度小于工件厚度)和穿透小孔2类情况.对焊接熔池内三维小孔在一个脉冲周期内的变化过程进行了数值计算.进行了受控脉冲PAW工艺实验, 验证了穿孔持续时间的数值分析结果. 关键词 ： 受控脉冲穿孔,  等离子弧焊接,  小孔,  动态变化,  数值模拟     Abstract：During the controlled pulse key–holing plasma arc welding (PAW), keyhole shape and size change with the welding current dynamically, and undergo variation of the "establishing–expanding–contracting–closing"process. Numerical analysis on such dynamic variation process of keyhole shape and size can provide insight into the process mechanism and basic data for optimizing the process parameters. In this study, a three–dimensional transient model is developed to conduct numerical simulation of welding temperature field, weld pool geometry, and keyhole shape and size in controlled pulse PAW. The keyhole shape and size are computed by analyzing the force–action on the weld pool surface, and two situations are considered to deal with partial keyhole and open keyhole. The dynamic variation features of three–dimensional keyhole shapes in weld pool in a pulse cycle are numerically calculated. Experiments are conducted to validate the numerical simulation result of key–holing duration. Key words： controlled pulse key–holing    plasma arc welding    keyhole    dynamic variation    numerical simulation 收稿日期: 2011-02-14      ZTFLH:  TG456.2   基金资助: 国家自然科学基金项目50936003和高等学校博士学科点专项科研基金项目20090131110023资助 作者简介: 孙俊华, 女, 1979年生, 博士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 孙俊华 武传松 秦国梁 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2011.00072      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I8/1061 [1] Wu C S, Jia C B, Chen M A. Weld J, 2010; 89: 225s [2] Jia C B, Wu C S, Gao J Q. Acta Metall Sin, 2010; 46: 991 (贾传宝, 武传松, 高进强. 金属学报, 2010; 46: 991) [3] Saedi H R, Unkel W. Weld J, 1988; 67: 247s [4] Vishnu P R, Easterling K E. Mater Sci Technol, 1991; 7: 649 [5] Wu C S, Zheng W, Wu L. Acta Metall Sin, 1998; 34: 416 (武传松, 郑 炜, 吴 林. 金属学报, 1998; 34: 416) [6] Reddy A A, Guta B, Achar D R G. Numer Heat Trans, 2002; 41A: 41 [7] Liu W L, Hu S S, Ma L. Trans China Weld Inst, 2006; 26(6): 33 (刘望兰, 胡绳荪, 马立. 焊接学报, 2006; 26(6): 33) [8] Keanini R G, Rubinsky B. Int J Heat Mass Transfer, 1993; 36: 3283 [9] Nehad A K. Int Commun Heat Mass, 1995; 22: 779 [10] Wu C S, Wang H G, Zhang Y M. Weld J, 2006; 85: 284s [11] Wu C S, Hu Q X, Gao J Q. Comp Mater Sci, 2009; 46:167 [12] Huo Y S, Wu C S. China Weld, 2009; 18(3): 12 [13] Fan H G, Kovacevic R. J Phys, 1999; 32D: 2902 [14] Wu C S. Welding Thermal Processes and Weld Pool Behaviors. Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2010: 49 [15] Wu C S, Chen J, Zhang Y M. Comp Mater Sci, 2007; 39: 635 [16] Sahoo P, Debroy T, Mcnallan M J. Metall Mater Trans, 1988; 19B: 483 [1] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [2] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [3] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [4] 周小宾, 赵占山, 汪万行, 徐建国, 岳强. 渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1523-1532. [5] 夏大海, 邓成满, 陈子光, 李天书, 胡文彬. 金属材料局部腐蚀损伤过程的近场动力学模拟：进展与挑战[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1093-1107. [6] 胡龙, 王义峰, 李索, 张超华, 邓德安. 基于SH-CCT图的Q345钢焊接接头组织与硬度预测方法研究[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1073-1086. [7] 李子晗, 忻建文, 肖笑, 王欢, 华学明, 吴东升. 热导型等离子弧焊电弧物理特性和熔池动态行为[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 693-702. [8] 杨勇, 赫全锋. 高熵合金中的晶格畸变[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 385-392. [9] 王富强, 刘伟, 王兆文. 铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1047-1056. [10] 刘继召, 黄鹤飞, 朱振博, 刘阿文, 李燕. 氙离子辐照后Hastelloy N合金的纳米硬度及其数值模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 753-759. [11] 王波,沈诗怡,阮琰炜,程淑勇,彭望君,张捷宇. 冶金过程中的气液两相流模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 619-632. [12] 许庆彦,杨聪,闫学伟,柳百成. 高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1175-1184. [13] 戴培元,胡兴,逯世杰,王义峰,邓德安. 尺寸因素对2D轴对称模型计算不锈钢管焊接残余应力精度的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 1058-1066. [14] 张清东, 林潇, 刘吉阳, 胡树山. Q&P钢热处理过程有限元法数值模拟模型研究[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1569-1580. [15] 逯世杰, 王虎, 戴培元, 邓德安. 蠕变对焊后热处理残余应力预测精度和计算效率的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1581-1592. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed