國產大飛機的加速研發(fā),使得耦合先進激光熱源和電弧熱源的激光-MIG復合焊在相應大尺寸、大厚度的Invar合金模具焊接領域逐漸得到應用。復合焊待優(yōu)化的工藝參數眾多,且熔池和匙孔動態(tài)行為嚴重影響焊縫成型質量。因此,本文通過模擬與實驗相結合的方法,研究了以Invar合金為對象的激光-MIG復合焊接過程溫度場分布、流體流動狀態(tài)及熔池和匙孔的動態(tài)演變過程,為優(yōu)化激光-MIG復合焊工藝參數和理解其復雜的物理現象奠定基礎。首先,開展了19.05mm厚度Invar合金三層三道復合焊接實驗,對接頭宏觀形貌、微觀組織及力學性能進行綜合分析,得到了厚板Invar合金復合焊接的最佳工藝參數。根據最佳參數設計了7mm厚度Invar合金單道平板復合焊實驗,用以驗證相應參數下流場模型仿真結果的準確性。其次,基于激光、MIG電弧和熔滴相互耦合的特點,在質量、動量、能量守恒方程基礎上建立了合理的復合焊接數學模型。用UDF附加源項的方法處理了能量輸入、熱和動量邊界條件、相變引起的潛熱吸收和釋放等問題。采用了滲透率一定的Darcy多孔介質模型計算固-液界面,并采用了多相流模型的VOF方程追蹤熔池自由界面,在此界面上完成金屬... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：104 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-Ni合金熱膨脹系數等溫線

表 1.1 Invar 鋼化學成分含量（重量百分比，%）P S Si Mn Ni≤ 0.02 ≤ 0.02 ≤ 0.3 ≤ 0.6 35.0~3表 1.2 Invar 合金主要性能參數屈服點(MPa) 延伸率(%) 斷面收縮(%) 硬度(HV) 280-420 30-45 50-70 104-150 高 Ni 含量使其熱導率低，流體流動性差，焊接過程容易產生較少量的硫、磷雜質，極易形成熔點分別為 645℃、880℃的 P 共晶的熔點。這類低熔點共晶將以薄膜狀形式存在于晶界度上減小了焊縫組織的抗拉強度。在熔池凝固后期可能生成被連續(xù)的液相隔離，在拉應力作用下容易發(fā)生開裂產生焊接

Invar 合金激光-MIG 復合焊接熔池與小孔動態(tài)行為研究流動性差，減弱了電弧攪拌對氣孔的溢出作用。若采用焊接氣孔產生傾向更大。圖 1.4 為 EDS 取點位置示意圖，各點焊縫氣孔傾向，在焊前應對 Invar 合金工件坡口進行嚴格清用不含 H、O 的惰性氣體，并嚴格控制流量以起到充分隔

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3420243