激光及其復合能場焊接機理與工藝

目 錄
第1章 緒論 1
1.1激光及其復合能場焊接技術 1
1.1.1激光焊接技術簡介 1
1.1.2激光 電弧復合焊接技術簡介 4
1.1.3磁場輔助焊接技術簡介 7
1.2焊接變形與應力 12
1.2.1變形與殘余應力模擬方法 12
1.2.2變形與殘余應力測量方法 14
1.3焊接接頭的腐蝕疲勞性能15
1.3.1奧氏體不銹鋼焊接接頭的腐蝕疲勞裂紋萌生 15
1.3.2奧氏體不銹鋼焊接接頭的腐蝕疲勞裂紋擴展 17
1.4厚板窄間隙疊層焊接 18
1.4.1厚板窄間隙疊層電弧焊接 18
1.4.2厚板窄間隙疊層激光焊接 19
1.4.3厚板窄間隙疊層激光 電弧復合焊接 20
參考文獻 21
第2章 多能場復合焊接能量耦合協(xié)同作用機理 24
2.1多能場復合焊接三維瞬態(tài)耦合數學模型 24
2.1.1建模難點及解決方法 24
2.1.2控制方程 26
2.1.3邊界條件 28
2.1.4數值計算流程 31
2.2電弧磁場復合焊接復合等離子體行為及其機理 32
2.2.1磁場對電孤橋接能力的調控作用 32
2.2.2磁場對電弧焊接熱效率的影響機理 33
2.2.3磁場對斜電極電弧等離子體運動的作用機理 34
2.3激光 電弧復合焊接復合等離子體行為及其機理 35
2.3.1復合等離子體的瞬態(tài)性特征 35
2.3.2激光冷卻電弧等離子體效應 36
2.3.3激光促進起弧和穩(wěn)弧作用機理 38
2.4激光電弧磁場多能場能量耦合作用機理 40
2.4.1磁場對復合等離子體行為的影響 40
2.4.2多能場復合焊接能量耦合作用機理 41
參考文獻 45
第3章 激光焊接中的熱 相變 彈塑性模型 47
3.1峰值指數遞增雙錐體熱源模型及相變過程分析 47
3.1.1峰值指數遞增 雙錐體熱源模型 47
3.1.2PII DC熱源模型參數的確定 49
3.1.3考慮PII DC熱源的溫度場有限元理論模型的構建 50
3.1.4溫度場有限元集成實現 52
3.1.5激光焊接相變過程分析 54
3.2考慮固態(tài)相變與析出強化的熱 相變 彈塑性有限元模型 57
3.2.1焊接熱 彈塑性有限元理論模型 57
3.2.2固態(tài)相變對應力場影響機理 61
3.2.3析出強化對屈服強度影響機理 64
3.2.4基于徑向返回算法的應力快速更新方法 65
3.2.5材料Jacobian矩陣 68
3.2.6熱 相變 彈塑性有限元模型的實現 69
3.3熱相變彈塑性有限元模型驗證與分析72
3.3.1熱源模型試驗驗證與分析 72
3.3.2固態(tài)相變模型試驗驗證與分析 75
3.3.3座力場試驗驗證與分析 79
3.3.4固態(tài)相變及析出強化對殘余應力的影響 82
參考文獻 85
第4章 激光 電弧 磁場復合焊接組織形成機理 87
4.1激光 電弧 磁場復合焊接焊縫鐵素體形成機理 87
4.1.1多能場復合焊接焊縫中的鐵素體調控 87
4.1.2多能場復合焊接焊縫鐵素體形成機理研究 89
4.2激光 電弧磁場復合焊接焊縫晶粒取向形成機理 94
4.2.1多能場復合焊接焊縫晶粒取向調控 94
4.2.2多能場復合焊接焊縫晶粒取向形成機理 98
參考文獻 101
第5章 激光 電弧 磁場復合焊接接頭腐蝕疲勞性能調控機制 103
5.1激光 電弧 磁場復合焊接焊縫腐蝕疲勞裂紋萌生行為及調控 103
5.1.1腐蝕疲勞裂紋萌生壽命測試 103
5.1.2腐蝕疲勞裂紋萌生行為 105
5.1.3腐蝕疲勞裂紋萌生壽命調控機制 107
5.2激光電弧磁場復合焊接焊縫腐蝕疲勞裂紋擴展行為及調控 113
5.2.1腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試 113
5.2.2腐蝕疲勞裂紋擴展行為 113
5.2.3腐蝕疲勞裂紋擴展速率調控機制 118
參考文獻 124
第6章 厚板窄間隙多能場復合疊層焊接工藝 126
6.1窄間隙條件下電弧動態(tài)行為 126
6.1.1焊接電流對電弧動態(tài)行為的影響 126
6.1.2光絲間距對電弧動態(tài)行為的影響 127
6.2窄間隙條件下熔滴過渡行為 127
6.2.1焊接電流對熔滴過渡的影響 127
6.2.2光絲間距對熔滴過渡的影響 129
6.340mm厚板窄間隙多能場復合焊接 130
6.3.1焊接工藝 130
6.3.2微觀組織 132
6.3.3力學性能 134
參考文獻 137