超声辅助MIG焊接熔滴过渡模型数值模拟研究
发布时间：2021-01-23 12:15
本文通过分析超声辅助MIG复合焊接特性,熔滴受力以及熔滴过渡数值模拟理论,并结合磁流体动力学理论以及Navier-Stokes方程,利用UDF（User Define Function）二次开发程序对超声辅助MIG焊接（U-MIG）以及常规MIG（Melt Inert-Gas Welding）焊接熔滴过渡进行数值模拟。通过建立外加超声振动作用下的MIG焊接熔滴数学模型,探究了超声振动作用下MIG焊接熔滴形态、过渡频率等特点,分析了超声振动对MIG焊接熔滴过渡的影响规律和机理,对进一步发展复合焊接方法,提升薄板焊接技术具有重要的理论意义和实用价值,并为实际生产焊接工艺的制定提供理论指导与参考。首先,本文利用ANSYS18.0软件的Geometry模块建立超声辅助MIG焊熔滴过渡模型,借助流体分析模块Fluent软件的外置接口 UDF（User Define Function）进行二次开发程序建立熔滴过渡模型。其次,在超声参数一定的情况下,利用FLUENT计算了在多组电流下的熔滴过渡数据,分析了三种不同熔滴过渡模式下的熔滴在分离前后不同时刻的形貌,探讨超声振动对熔滴过渡的影响机制,以及通过...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１，］电弧焊过程中对工件施加超声示意图??［２２］—
?第１章绪论???个是去除气泡。前期的研宄发现超声波钎焊有利于钎剂的润湿铺展，增强焊接??接头的质量。根据田纳西州大学学者Ｙ．ｃｕｉ等人研宄成果表明，在焊接过程中??采用外加辅助超声振动，以纵向施加超声振动的方法，超声振动会使得熔化金??属快速结晶，全部焊接接头区域快速凝固熔合，晶粒细化有利于焊接接头力学??性能大幅度提高，如图】．２所示。与此同时，国内学者Ｗｅｎ－Ｌｏｎｇ?Ｄａｉ［２４］等人在??焊接过程中以同样的方式施加超声振动，通过观察和分析超声波在焊接过程中??的传播途径和反射过程中对焊接的接头影响，研宄发现超声振动有利于焊接接??头晶粒细化，物理性能增强，如图１．３所示。??ｍｍ??图１．２常规焊接与超声波辅助焊接接头对比??画圖??图１．３常规焊接与超声波辅助焊接铝合金焊缝晶粒组织对比??在焊接过程中根据不同学者针对于施加超声方式提出了不一样的方式，主??流方式有两种：一种是由清华大学学者吴敏声提出通过电弧激发超声的方式进??行对超声耦合，并取得了一定的研究成果。研宄发现电弧超声不仅有助于细化??焊接接头晶粒组织，改善了焊接接头的应力分布，还延长了焊接接头的疲劳寿??命。研究还发现电弧超声的产生仅与焊接外加激励源特性和电弧等离子体高频??特性有关。该学者还对不同焊接工件材料和焊接方式（ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊、Ｃ０２??３??
?第１章绪论???个是去除气泡。前期的研宄发现超声波钎焊有利于钎剂的润湿铺展，增强焊接??接头的质量。根据田纳西州大学学者Ｙ．ｃｕｉ等人研宄成果表明，在焊接过程中??采用外加辅助超声振动，以纵向施加超声振动的方法，超声振动会使得熔化金??属快速结晶，全部焊接接头区域快速凝固熔合，晶粒细化有利于焊接接头力学??性能大幅度提高，如图】．２所示。与此同时，国内学者Ｗｅｎ－Ｌｏｎｇ?Ｄａｉ［２４］等人在??焊接过程中以同样的方式施加超声振动，通过观察和分析超声波在焊接过程中??的传播途径和反射过程中对焊接的接头影响，研宄发现超声振动有利于焊接接??头晶粒细化，物理性能增强，如图１．３所示。??ｍｍ??图１．２常规焊接与超声波辅助焊接接头对比??画圖??图１．３常规焊接与超声波辅助焊接铝合金焊缝晶粒组织对比??在焊接过程中根据不同学者针对于施加超声方式提出了不一样的方式，主??流方式有两种：一种是由清华大学学者吴敏声提出通过电弧激发超声的方式进??行对超声耦合，并取得了一定的研究成果。研宄发现电弧超声不仅有助于细化??焊接接头晶粒组织，改善了焊接接头的应力分布，还延长了焊接接头的疲劳寿??命。研究还发现电弧超声的产生仅与焊接外加激励源特性和电弧等离子体高频??特性有关。该学者还对不同焊接工件材料和焊接方式（ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊、Ｃ０２??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AZ31镁合金激光-MIG复合焊接接头组织和疲劳性能研究[J]. 李娜,马志华,陈东高,冯胜强,郭海林. 热加工工艺. 2016(07)
[2]镁合金DE-GMAW熔滴过渡受力分析[J]. 彭小飞,马国红,张玉刚,平奇文,叶佳. 热加工工艺. 2015(13)
[3]MIG-超声复合焊接装置的设计[J]. 马少龙,马国红,崔勇,陈鹏. 热加工工艺. 2014(19)
[4]5052铝合金CO2激光-MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响[J]. 马志华,陈东高,谭兵,王法科,任宝辉,李娜. 兵器材料科学与工程. 2012(02)
[5]旁路耦合电弧焊温度场模拟及验证[J]. 石玗,韩日宏,黄健康,樊丁. 物理学报. 2012(02)
[6]DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响[J]. 石玗,温俊霞,薛诚,张裕明,樊丁. 兰州理工大学学报. 2011(01)
[7]CO2气体保护焊熔滴过渡控制的数值模拟[J]. 仝维维,胡小建,刘松. 现代焊接. 2010(03)
[8]GMAW焊接熔滴过渡模型的研究进展[J]. 栗卓新,张征,刘海云. 中国机械工程. 2007(12)
[9]DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究[J]. 武传松,张明贤,李克海,张裕明. 金属学报. 2007(06)
[10]高效弧焊技术的研究进展[J]. 殷树言. 焊接. 2006(10)
硕士论文
[1]基于ANSYS的AZ31B DE-GMAW数值模拟[D]. 张朝阳.南昌大学 2015
[2]基于磁控技术MIG焊接熔滴行为的模拟研究[D]. 王小伟.南昌航空大学 2013
本文编号：2995192
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１，］电弧焊过程中对工件施加超声示意图??［２２］—
?第１章绪论???个是去除气泡。前期的研宄发现超声波钎焊有利于钎剂的润湿铺展，增强焊接??接头的质量。根据田纳西州大学学者Ｙ．ｃｕｉ等人研宄成果表明，在焊接过程中??采用外加辅助超声振动，以纵向施加超声振动的方法，超声振动会使得熔化金??属快速结晶，全部焊接接头区域快速凝固熔合，晶粒细化有利于焊接接头力学??性能大幅度提高，如图】．２所示。与此同时，国内学者Ｗｅｎ－Ｌｏｎｇ?Ｄａｉ［２４］等人在??焊接过程中以同样的方式施加超声振动，通过观察和分析超声波在焊接过程中??的传播途径和反射过程中对焊接的接头影响，研宄发现超声振动有利于焊接接??头晶粒细化，物理性能增强，如图１．３所示。??ｍｍ??图１．２常规焊接与超声波辅助焊接接头对比??画圖??图１．３常规焊接与超声波辅助焊接铝合金焊缝晶粒组织对比??在焊接过程中根据不同学者针对于施加超声方式提出了不一样的方式，主??流方式有两种：一种是由清华大学学者吴敏声提出通过电弧激发超声的方式进??行对超声耦合，并取得了一定的研究成果。研宄发现电弧超声不仅有助于细化??焊接接头晶粒组织，改善了焊接接头的应力分布，还延长了焊接接头的疲劳寿??命。研究还发现电弧超声的产生仅与焊接外加激励源特性和电弧等离子体高频??特性有关。该学者还对不同焊接工件材料和焊接方式（ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊、Ｃ０２??３??
?第１章绪论???个是去除气泡。前期的研宄发现超声波钎焊有利于钎剂的润湿铺展，增强焊接??接头的质量。根据田纳西州大学学者Ｙ．ｃｕｉ等人研宄成果表明，在焊接过程中??采用外加辅助超声振动，以纵向施加超声振动的方法，超声振动会使得熔化金??属快速结晶，全部焊接接头区域快速凝固熔合，晶粒细化有利于焊接接头力学??性能大幅度提高，如图】．２所示。与此同时，国内学者Ｗｅｎ－Ｌｏｎｇ?Ｄａｉ［２４］等人在??焊接过程中以同样的方式施加超声振动，通过观察和分析超声波在焊接过程中??的传播途径和反射过程中对焊接的接头影响，研宄发现超声振动有利于焊接接??头晶粒细化，物理性能增强，如图１．３所示。??ｍｍ??图１．２常规焊接与超声波辅助焊接接头对比??画圖??图１．３常规焊接与超声波辅助焊接铝合金焊缝晶粒组织对比??在焊接过程中根据不同学者针对于施加超声方式提出了不一样的方式，主??流方式有两种：一种是由清华大学学者吴敏声提出通过电弧激发超声的方式进??行对超声耦合，并取得了一定的研究成果。研宄发现电弧超声不仅有助于细化??焊接接头晶粒组织，改善了焊接接头的应力分布，还延长了焊接接头的疲劳寿??命。研究还发现电弧超声的产生仅与焊接外加激励源特性和电弧等离子体高频??特性有关。该学者还对不同焊接工件材料和焊接方式（ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊、Ｃ０２??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AZ31镁合金激光-MIG复合焊接接头组织和疲劳性能研究[J]. 李娜,马志华,陈东高,冯胜强,郭海林. 热加工工艺. 2016(07)
[2]镁合金DE-GMAW熔滴过渡受力分析[J]. 彭小飞,马国红,张玉刚,平奇文,叶佳. 热加工工艺. 2015(13)
[3]MIG-超声复合焊接装置的设计[J]. 马少龙,马国红,崔勇,陈鹏. 热加工工艺. 2014(19)
[4]5052铝合金CO2激光-MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响[J]. 马志华,陈东高,谭兵,王法科,任宝辉,李娜. 兵器材料科学与工程. 2012(02)
[5]旁路耦合电弧焊温度场模拟及验证[J]. 石玗,韩日宏,黄健康,樊丁. 物理学报. 2012(02)
[6]DE-GMAW旁路电流对焊缝熔深变化的影响[J]. 石玗,温俊霞,薛诚,张裕明,樊丁. 兰州理工大学学报. 2011(01)
[7]CO2气体保护焊熔滴过渡控制的数值模拟[J]. 仝维维,胡小建,刘松. 现代焊接. 2010(03)
[8]GMAW焊接熔滴过渡模型的研究进展[J]. 栗卓新,张征,刘海云. 中国机械工程. 2007(12)
[9]DE-GMAW高速电弧焊工艺机理的研究[J]. 武传松,张明贤,李克海,张裕明. 金属学报. 2007(06)
[10]高效弧焊技术的研究进展[J]. 殷树言. 焊接. 2006(10)
硕士论文
[1]基于ANSYS的AZ31B DE-GMAW数值模拟[D]. 张朝阳.南昌大学 2015
[2]基于磁控技术MIG焊接熔滴行为的模拟研究[D]. 王小伟.南昌航空大学 2013
本文编号：2995192
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