本文關(guān)鍵詞：Invar鋼激光-MIG復(fù)合焊接熔池流場形態(tài)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Invar鋼模具在當(dāng)前飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)熱壓成形過程中得以廣泛應(yīng)用,其國產(chǎn)化面臨的主要問題是大厚度Invar鋼焊接成型問題。本文基于一定的實驗,結(jié)合數(shù)值模擬,研究Invar模具鋼激光-MIG復(fù)合焊熔池流場形態(tài)。首先,開展5mm厚Invar鋼激光-MIG復(fù)合焊接工藝研究,觀察其焊接接頭宏觀形貌,發(fā)現(xiàn)激光-MIG復(fù)合焊縫整體呈現(xiàn)漏斗形狀。通過設(shè)計19.05mm厚Invar鋼三組激光-MIG復(fù)合焊實驗,分析焊接接頭不同區(qū)域的組織形態(tài),中心到母材的金相是由細(xì)小等軸晶到柱狀晶,再到比母材粗大的晶粒。研究焊縫形貌,初步摸索出穩(wěn)定的焊接工藝,發(fā)現(xiàn)隨著焊接激光功率或焊接電流的增加,焊縫硬度分布越均勻。其次,針對5mm厚Invar鋼平板對接接頭,研究Invar鋼激光-MIG復(fù)合焊模擬過程中熱源模型的構(gòu)建,通過對比模擬和實驗,發(fā)現(xiàn)高斯旋轉(zhuǎn)體熱源和雙橢球熱源模模擬結(jié)果只與焊縫局部區(qū)域有一定的吻合性。然而,采用高斯旋轉(zhuǎn)體熱源和雙橢球熱源組合成得新熱源模型,模擬的熔池形態(tài)能很好地匹配實際焊接后的焊縫區(qū)域。最后,針對模具結(jié)構(gòu)19.05mm厚Invar鋼激光-MIG復(fù)合多層焊,采用有限元數(shù)值模擬的方法,基于本文設(shè)計的組合熱源,開展焊接熔池流場仿真與流程形態(tài)分析研究。研究表明,熔池流場速度值較小,熔池流動性差,難以將產(chǎn)生的氣體及時帶動逸出,從而產(chǎn)生氣孔;激光-MIG復(fù)合焊中流場速度越大所得的焊縫的硬度均勻性越好,且熔池流場的速度值大小對焊縫硬度值最大值影響較小。本文針對Invar模具鋼激光-MIG多層復(fù)合焊接工藝,采用實驗研究與仿真分析相結(jié)合的方式,開展了熔池流場形態(tài)、流場對組織影響的研究,初步探索了該種材料和工藝的熱場流場機(jī)理,為Invar鋼激光-MIG復(fù)合焊焊接工藝研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：Invar鋼 激光-MIG復(fù)合焊 熔池流場 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 課題背景及意義14-15
• 1.2 Invar鋼焊接國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 Invar鋼簡介16-17
• 1.2.2 Invar鋼焊接工藝研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 Invar鋼焊接缺陷研究進(jìn)展19-20
• 1.3 激光-MIG復(fù)合焊國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 激光-MIG復(fù)合焊簡介20-21
• 1.3.2 激光-MIG復(fù)合焊研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 焊接熔池流場模擬研究現(xiàn)狀23-25
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 激光-MIG復(fù)合焊接熔池流場數(shù)學(xué)模型建立26-38
• 2.1 激光-MIG復(fù)合焊熔池流場模擬中控制方程26-28
• 2.1.1 動量守恒方程26-27
• 2.1.2 質(zhì)量守恒方程27
• 2.1.3 能量守恒方程27
• 2.1.4 邊界條件27-28
• 2.2 激光-MIG復(fù)合焊熔池流場幾何模型建立28-29
• 2.3 激光-MIG復(fù)合焊焊接熱源模型29-34
• 2.3.1 常用焊接熱源模型介紹29-31
• 2.3.2 本課題所使用熱源模型31-33
• 2.3.3 激光-MIG復(fù)合焊焊接熱源模型建立思路33-34
• 2.4 材料的熱物理性能參數(shù)34-36
• 2.5 激光-MIG復(fù)合焊數(shù)值模擬設(shè)計思路36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 Invar鋼激光-MIG復(fù)合焊實驗38-52
• 3.1 實驗材料、實驗方法及設(shè)備38-41
• 3.1.1 實驗材料38
• 3.1.2 實驗方法及設(shè)備38-41
• 3.2 激光電弧復(fù)合焊單層焊實驗41-42
• 3.2.1 焊接工藝參數(shù)41
• 3.2.2 實驗結(jié)果41-42
• 3.3 激光電弧復(fù)合焊多層焊工藝研究42-50
• 3.3.1 激光-MIG復(fù)合焊的影響因素42-43
• 3.3.2 Invar鋼激光電弧復(fù)合焊接實驗設(shè)計43-44
• 3.3.3 實驗結(jié)果44-50
• 3.4 本章結(jié)論50-52
• 第四章 熱源模型對熔池形態(tài)影響52-63
• 4.1 激光-MIG復(fù)合焊焊接工藝與模型52-53
• 4.1.1 焊接工藝參數(shù)52
• 4.1.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分52-53
• 4.2 非組合熱源模擬結(jié)果及實驗驗證53-56
• 4.2.1 采用非組合熱源模型53
• 4.2.2 溫度場模擬結(jié)果53-54
• 4.2.3 流場模擬初步結(jié)果54-55
• 4.2.4 實驗驗證55-56
• 4.3 組合熱源模擬結(jié)果及實驗驗證56-61
• 4.3.1 采用組合熱源模型56
• 4.3.2 溫度場模擬結(jié)果56-58
• 4.3.3 熔池形貌模擬結(jié)果58-59
• 4.3.4 實驗驗證59
• 4.3.5 熔池流場形態(tài)結(jié)果分析59-61
• 4.4 本章結(jié)論61-63
• 第五章 Invar鋼激光-MIG復(fù)合三層焊熔池流場形態(tài)研究63-73
• 5.1 Invar鋼激光-MIG復(fù)合三層焊63-64
• 5.1.1 激光-電弧復(fù)合三層焊63-64
• 5.1.2 所使用焊接工藝64
• 5.2 Invar鋼激光-MIG復(fù)合三層焊焊接模熱源與模型64-65
• 5.2.1 所使用熱源模型64
• 5.2.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分64-65
• 5.3 熔池流場模擬結(jié)果分析65-72
• 5.3.1 熔池流場形態(tài)分析65-70
• 5.3.2 熔池流場速度值分析70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 熔池流場形態(tài)對焊接組織和性能影響73-78
• 6.1 熔池流場形態(tài)對焊接組織影響73-74
• 6.2 熔池流場形態(tài)對焊接性能影響74-77
• 6.2.1 熔池流場形態(tài)對焊縫氣孔74-75
• 6.2.2 熔池流場形態(tài)對焊縫硬度75-77
• 6.3 本章結(jié)論77-78
• 第七章 結(jié)論與展望78-80
• 7.1 結(jié)論78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 致謝85-86
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：275159