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考虑熔池与小孔的耦合作用, 建立了穿孔等离子弧焊接三维瞬态熔池流体流动和传热过程的数学模型. 采用流体体积函数法追踪小孔的形状与尺寸, 利用焓--孔隙度法处理凝固熔化过程中的相变潜热以及动量损耗问题. 针对穿孔等离子弧焊接的工艺特点, 建立了随小孔深度动态调整的组合式体积热源模式. 对8 mm板厚的不锈钢工件进行了穿孔焊接工艺实验和数值模拟, 获得了等离子弧焊接过程中熔池出现、小孔形成、流场与温度场演变、工件熔透与穿孔等动态过程的基础数据, 展示了小孔穿孔前后熔池流体流动规律. 工件背面小孔形状尺寸以及焊缝横断面的数值模拟结果与实验测试结果基本吻合.

关键词: 熔池 , keyhole , fluid flow , heat transfer , plasma arc welding

冷轧加工对工业纯钛板焊缝组织与性能的影响

吴晓东 , 高维娜 , 付文杰 , 唐长斌 , 戴毅 , 李辉 , 张清 , 吕利强

钛工业进展

采用等离子弧焊将两张3.5 mm厚纯钛板对焊，然后在1780 mm冷轧机上依次进行变形量为43％、50％的冷轧加工，且冷轧后均进行退火处理。对两个轧程的冷轧态及退火态焊缝试样进行了金相显微组织观察；对两个轧程退火态试样进行了室温力学性能及硬度测试；对退火态成品母材区和焊缝加工区进行了杯突试验和在3.5％NaCl水溶液中的阳极极化试验。结果表明，两次冷变形板材退火后焊缝加工区晶粒尺寸均比母材区略微细小，强塑性略好一些，维氏显微硬度也稍高一些；成品板材焊缝加工区的延伸率与母材相差不大，杯突值相近，具有与母材相当的工艺性能；成品板材焊缝加工区的阳极极化行为与母材无明显差异，二者在3.5％NaCl水溶液中的耐腐蚀性基本一致。

关键词: 纯钛 , 等离子焊 , 冷轧 , 显微组织 , 极化曲线

电弧超声对SiCp/6061Al复合材料等离子弧焊缝组织与接头性能的改善作用

雷玉成 , 王志伟 , 冯波 , 蒋海浪

机械工程材料

通过高频调制等离子电弧激发出电弧超声,以Ti-6061Al合金片作为填充材料对SiCp/6061Al复合材料进行等离子弧(PAW)"原位"合金化焊接,并与常规PAW进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响.结果表明:与常规PAW相比,电弧超声使焊缝组织明显细化,TiN、TiC等颗粒分布更加弥散,且无气孔、裂纹等缺陷,焊缝中没有发现脆性相AL4 C3的生成;电弧超声使焊缝中心区硬度有一定程度下降;焊接接头抗拉强度提高到252 MPa,比常规PAW焊接接头的提高了约7%;同时拉伸断口韧窝数量明显增加,呈现出明显的韧性断裂特征.

关键词: 电弧超声 , SiCp/6061Al复合材料 , 等离子弧焊接 , 显微组织

考虑小孔演变的等离子弧焊接动态热源模型及验证

李岩 , 冯妍卉 , 张欣欣 , 武传松

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00093

建立了等离子弧焊接熔池传热、流动和相变的三维数学模型,基于小孔动态演变过程与热源模型的相互耦合作用,研究了焊接熔池内传热和流动的发展过程.开发出随小孔深度动态变化的体积热源模型,上部采用Gauss平面热源,下部采用耦合小孔增长的动态锥体热源.应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔的形状尺寸,并将小孔深度作为热源高度参数调控热源分布,从而实现热源模型与小孔变化的动态耦合,获得等离子弧焊接熔池温度场、流场和小孔的动态演变规律.进行了等离子弧焊接的实验测试,验证了焊件横断面熔池形状尺寸和底部小孔的穿孔形状尺寸.

关键词: 等离子弧焊接 , 小孔演变 , 动态热源模型 , 传热 , 流动

Fe蒸气对等离子弧焊接熔池行为的影响

菅晓霞 , 武传松

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00008

建立了包含Fe蒸气影响的等离子弧焊接一体化模型,其计算区域包含w极、等离子弧、熔池和小孔,通过在整个区域使用统一的控制方程实现各区域的自适应耦合.使用黏性近似法处理Fe蒸气的扩散系数.模拟了焊接电流分别为150,170和190A时,3种工艺条件下的穿孔过程中,Fe蒸气在阳极液态金属表面的产生、扩散及其在等离子弧中的聚集过程.对比分析了Fe蒸气对等离子弧的温度场、电场和熔池形态的实时影响.结果表明,Fe蒸气的产生决定于液态熔池温度分布.在等离子流力的作用下,Fe蒸气聚集在等离子弧的边缘区域,导致该区域的辐射损失增加、电流密度降低.而弧柱中心区域受Fe蒸气的影响较小.与不考虑Fe蒸气影响的等离子弧焊接模型相比,考虑Fe蒸气影响时计算出的焊缝尺寸与实验测试值更接近.

关键词: 等离子弧焊接 , Fe蒸气 , 熔池 , 小孔 , 等离子弧 , 数值分析

05CuPCrNi钢等离子弧焊焊接接头的组织与力学性能

李晨 , 许鸿吉 , 谢明 , 董强

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160016

为了研究等离子弧焊在焊接薄板耐候钢时的优越性，对2 mm厚05CuPCrNi耐大气腐蚀钢分别进行等离子弧焊与MAG焊(熔化极活性气体保护电弧焊)对接焊接，然后对焊接接头分别进行拉伸、弯曲、金相、硬度等试验，通过与MAG焊焊接接头的组织与力学性能对比，结果表明，与MAG焊相比，等离子弧焊时05CuPCrNi耐大气腐蚀钢焊接接头强度相对提高约6%，焊接接头组织为更均匀且细小的铁素体＋珠光体，并无MAG焊中出现的粗大块状铁素体及贝氏体，焊接热影响区较小，焊接接头弯曲性能良好，硬度值及硬度分布情况与MAG相近且无软化现象。

关键词: 05CuPCrNi耐大气腐蚀钢 , 等离子弧焊 , MAG焊 , 金相组织 , 力学性能

镍合金N6等离子弧焊接接头耐蚀性及导电性的分析

王希靖 , 柴廷玺 , 刘骁 , 赵青山 , 王江

稀有金属材料与工程

采用等离子弧填对镍合金N6进行填充焊丝与不填焊丝的焊接工艺试验.采用金相组织观察、XRD分析、硬度、腐蚀失重试验和电阻率测试等手段,研究了焊接工艺对N6焊缝的组织结构、硬度、耐蚀性及导电性的影响.结果表明,焊接工艺对焊缝的耐蚀性与导电性有重要的影响,填丝焊缝与不填丝焊缝的耐蚀性,较母材有所降低;与填丝焊缝相比,不填丝焊缝的失重腐蚀速度、电阻率均较大;母材与焊缝金属之间的耐蚀性的差异主要取决于焊缝微观组织结构、硬度及夹杂物等因素,电阻率的大小主要与晶粒尺寸、夹杂物等因素有关.

关键词: 镍合金N6 , 等离子弧焊 , 焊缝金属 , 耐蚀性 , 电阻率

铜／钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

彭迟 , 程东海 , 陈益平 , 胡德安

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150418

为实现铜／钢异种材料的优质连接，研究了铜／钢焊接接头的显微组织特点及其组成，试验采用LHM－200等离子弧焊系统对紫铜（ T2）与不锈钢（304）异种材料进行焊接，然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪，观察分析接头显微组织，研究其接头组织结构及组成．研究结果表明：铜／钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的，而在钢一侧则为半χ型，在铜侧界面形成漩涡状；在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动；焊接接头显微组织主要为奥氏体组织，弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织，和黑色鱼骨状的α相铁素体组织；焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在．通过实现发现最佳的焊接参数为：保护气流量与离子气流量分别为0．25 L／min和0．75 L／min，焊接电流为65 A，焊接速度为4 mm／s，焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa．

关键词: 铜钢异种材料 , 等离子弧焊 , 显微组织