熔化焊焊接热源模型及其发展趋势_郑振太 - 副本
一般问题：焊接科学和技术的发展及前景
了常用激光 焊接设 备及 新型 二极管 泵浦 固体 激光设 备和数字化快速精确调控系统的开发 。图 ５ ４ 参
２０ ５ ０ 基 于 Ａ 标准的焊接 工艺评定数据 库 系 ０８０６ ＷＳ
激光焊接及其数 学建 模 ， 以及大型激 光焊接 平台和双 统／ 李
发展的动向作 出展望 。图 ４ １ 参 ８
综合分析了碳化硅颗粒增强铝基复合材料（ ／ Ｓ
复合 材 料 ） 弧 焊 焊 接 性 。阐述 与 评 价 了 国 内外 电
Ｓ ／１ Ａ 复合材料 电弧焊研 究现状 ， 别讨 论 了钨极 理论意义 和实用价值。图 ８参 １ 分 ２
氩弧焊、 熔化极惰性气体保护焊、 等离子弧焊在连接
该复合材料时存 在 的主要 问题 、 决措 施 、 解 最新 工艺 ２ ０ ５ ０ ＩＯ焊接材料 标 准现 状 及 日本 的采 用概 ０８ ０ ７ Ｓ 尹 ／ 一０ ８ ６ ：５ １ 要点 。结合试 验结 果 对 Ｓ ｐ 复合 材 料钨 极氩 弧 况／ 士科 …／焊接．２０ （ ） １ ～２ ｉ／ Ｃ 焊进行重点分析 ， 并展望 了其电弧焊 的发展 方向 。图 介绍了新的 ＩＯ焊接材 料标准 ， Ｓ 包括型号体系 Ａ
４ ２ 参 ６
和型号体系 Ｂ的主要差别 ， 并对 日本 ＪＳ 准 中相关 Ｉ标
１
内容的修改情 况作 了说 明 ， 对中国的焊接材 料标 它将
准为 基 础 ， 按 照 屈 服 强 度 和 ４Ｊ冲 击 功 进 行 分 类 是 ７
指出， 焊工职业存 在 着在 较年 轻 时患上锰 中毒 、 和焊接 时产生 的烟尘 。文 章 的第 一部分说 明 了锰 对
泛 。为了对 激光焊接技 术进行 回顾 和展望 ， 介绍 概括
备 的特性 ， 激光焊 接 的机理 ， 常用材 料激 光焊 接工艺 及其存在 的问题 ， 各种 改善 焊缝质 量 的工 艺 ， 塑料 的
熔化焊焊接热源模型及其发展趋势
熔 化焊焊接 热源无 论 电弧 、 束还 是火 焰 等 等 ， 光 大 都 具有移 动 和局 部 集 中作 用 的特 点 ， 易 在 焊 件 中形 容 成 空间上 和时 间上 梯 度很 大 的不 均匀 温 度 场 ， 而此 不
Ｃ ｒ ｔｎ大学 以及 我 国 焊接 研 究 实 力 较 强 的几 所 大 ａｌ ｏ ｅ 学 ［ 等 等 ， 陆续有关 于焊 接热 源模 型 的研究 结果 发 均
表。
在焊接尤 其 是熔 化焊 中 ， 其热 过 程 贯 穿 整 个 焊 接
过程 的始终 ， 切 熔 化焊 的物 理 化学 过 程 都 是 在 热 过 一 程 中发生和 发展 的。焊接 温度 场 不仅 决 定焊 接应 力 场 和应 变 场 ， 与 冶 金 、 晶及 相 变 过 程 有 着 紧 密 的 联 还 结 系。焊 接温度 场 内包 含着 焊接 接 头质 量 及性 能 的充 分 信息 ， 始终是焊 接发展 中的最 基本 课题之 一 ｊ 。 在 焊接温 度 场 的数 值 模 拟 研 究 中， 在 的一 些 主 存 要 问题 除 了材料 的高 温 热物 理 性 能 数 据 缺 乏 、 流 分 热 布参数 的确定 困难 、 电弧 热 效 率取 值 范 围过 大 等 共性 问题外 ， 尚存 在 对熔 滴 过 渡 行 为及 焊 接 熔 池 现 象研 究 不充分 等 问题 。可 见 ， 在 的上 述 问题 除 了热 量接 存
的地方 ， 有很 大 的 影 响Ｉ 。 正 因为 焊 接 热 源 模 型在 焊 ＝ ；
中热源 模 型 是 不 发生 变 化 的 ， 即静 态焊 接 热 源 模 型。
而动态 焊接 热 源模 型 ， 热 输 入是 随 着 焊 接 的 进 行 而 其
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势【引言】焊接技术作为一种常见的金属连接方式，在工业生产和制造领域中起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和工业化进程的加快，焊接技术也在不断发展和完善。
本文将详细探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
【发展历程】焊接技术的历史可以追溯到古代。
早期的焊接主要依靠火焰加热和金属熔化的方法进行。
随着工业革命的到来，电弧焊接技术开始崭露头角。
20世纪初，气体保护焊、电阻焊和激光焊等新的焊接方法相继出现。
随着材料科学和电子技术的发展，高能密度焊接技术如激光和电子束焊接也得到了广泛应用。
【发展趋势】1. 自动化和机器人焊接：随着人工智能和机器人技术的快速发展，自动化和机器人焊接将成为未来的发展趋势。
自动化焊接设备可以提高生产效率，减少人力成本，并且能够在复杂环境下进行高质量的焊接作业。
2. 智能化焊接：随着传感器技术和控制系统的进步，智能化焊接将成为焊接技术的重要方向。
智能化焊接设备可以实现实时监测和控制焊接过程中的参数，提高焊接质量和稳定性。
3. 新材料和新工艺：随着新材料的不断涌现和新工艺的应用，焊接技术也需要不断适应和发展。
例如，高强度钢、铝合金和复合材料的广泛应用，对焊接技术的要求越来越高。
同时，新工艺如激光焊接、摩擦焊接和电子束焊接等也将得到更广泛的应用。
4. 环保和节能焊接：环保和节能已经成为全球焊接行业的重要关注点。
未来焊接技术将更加注重减少能源消耗和环境污染，开发出更加节能环保的焊接材料和设备。
5. 跨学科融合：焊接技术的发展已经不再局限于材料科学和工程领域，而是涉及到多个学科的交叉融合。
例如，焊接技术与机器人技术、传感器技术、材料科学和电子技术等领域的融合将推动焊接技术的创新和发展。
【结论】焊接技术作为一种重要的金属连接方式，随着科技的不断进步和工业化进程的加快，其发展也在不断演进。
未来焊接技术将朝着自动化、智能化、新材料和新工艺、环保节能以及跨学科融合等方向发展。
焊接生产应用现状及发展趋势
焊接生产应用现状及发展趋势随着工业和技术的不断发展，焊接生产在制造业生产中扮演着越来越重要的角色。
焊接工艺作为一种主流的制造工艺，目前得到了广泛的应用。
本文将探讨焊接生产的应用现状以及发展趋势。
一、焊接生产的应用现状：近年来，焊接生产在各行各业得到了广泛的应用。
正如我们所知，焊接生产是将不同材料彼此连接在一起，一种加工材料的方法。
随着现代材料科学和工艺技术的不断发展，焊接生产从目前应用的范围来看具有以下几个特点：1. 广泛应用于制造业生产之中目前，焊接技术对于制造业生产来说是一种必备的技术，而工业制造业中，焊接生产是不可或缺的一部分，这是由于焊接技术可以用于多种材料的加工，例如金属、塑料、玻璃等等。
2. 应用于建筑行业在建筑行业中，焊接生产也是再行不可或缺的，建筑师和工人们将焊接设备用于各种工作，例如加固，连接等等。
他们使用编程式焊接机器人、周转套和其他机械设备来完成这些工作。
3. 应用于各种行业无论是飞机和汽车制造、矿业和伐木业、制造业还是现代火箭航天，都需要使用焊接设备，因为这些设备可以完成各种加工任务，并且能够保持稳定且精确的焊接。
二、焊接生产的发展趋势：随着现代科技和技术的不断发展，焊接生产也在不断发展和改进，以满足各种行业的生产需求。
下面是焊接生产的发展趋势：1. 自动化和智能化的趋势随着机器人技术以及其它自动化技术的不断发展，焊接生产将越来越自动化和智能化，可以减少生产成本和提高生产效率。
2. 专业化趋势随着焊接生产应用范围的不断扩大，焊接生产中涉及的材料、工艺等方面都日益复杂。
因此，在焊接行业中将会出现专业化分工的趋势，并将会出现大量的专业焊接师傅。
3. 多模式化趋势未来焊接生产将会出现多种不同的焊接模式，例如激光焊接、电弧焊接等等，使得焊接生产更加多样化，并且能够适应更加广泛的应用市场。
4. 人性化趋势随着智能化和自动化的趋势，焊接设备将逐渐实现人性化控制，使其更加易于操作和控制，同时，焊接设备的人机界面也将逐渐变得更加友好和易于使用。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势1. 焊接技术的发展概述焊接技术是一种常见的金属连接方法，广泛应用于各个行业，如创造业、建造业、航空航天等。
随着科技的不断进步和需求的不断变化，焊接技术也在不断发展和改进。
2. 焊接技术的历史回顾焊接技术的历史可以追溯到古代，最早的焊接方法是火焰焊接，后来随着电弧焊接、气体保护焊接、激光焊接等技术的浮现，焊接技术得到了极大的发展和应用。
3. 焊接技术的发展趋势（1）自动化和智能化：随着工业自动化的发展，焊接技术也趋向于自动化和智能化。
自动焊接设备的浮现使得焊接过程更加高效、精确和安全。
（2）新材料的焊接：随着新材料的不断涌现，传统的焊接技术可能无法满足其连接需求。
因此，开辟适合于新材料的焊接技术成为焦点，如纳米焊接技术、超声焊接技术等。
（3）无损检测技术的应用：焊接接头的质量对产品的性能和安全性有着重要影响。
因此，无损检测技术在焊接过程中的应用越来越重要，如超声波检测、X射线检测等。
（4）环保和节能：焊接过程中产生的废气和废渣对环境造成为了一定的污染。
因此，发展环保型焊接技术和节能型焊接设备成为行业的发展方向，如激光焊接、电阻焊接等。
（5）机器人焊接的应用：机器人焊接技术的浮现使得焊接过程更加自动化和高效。
机器人焊接具有精度高、速度快、重复性好等优点，逐渐取代了传统的手工焊接。
4. 焊接技术的应用领域焊接技术广泛应用于各个行业，如汽车创造、航空航天、电子设备、石油化工等。
焊接技术的应用领域不断扩大，对焊接技术的要求也越来越高。
5. 焊接技术的挑战和解决方案（1）焊接接头的强度和质量：焊接接头的强度和质量直接影响产品的性能和安全性。
因此，如何提高焊接接头的强度和质量成为一个重要的挑战。
解决方案可以是优化焊接工艺参数、采用新型焊接材料等。
（2）焊接过程的变形控制：焊接过程中会产生热变形和残存应力，导致焊接件的变形和失稳。
因此，如何控制焊接过程中的变形成为一个挑战。
解决方案可以是采用预应力焊接、采用焊接变形补偿技术等。
第一章-熔化焊热源及接头形成PPT课件
Contents
§1．2 焊接热循环
一、焊接热循环的概念：
在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化 过程称为焊接热循环。 ➢ 研究焊接热循环的意义：①找出最佳的焊接热循环；②用 工艺手段改善焊接热循环；③预测焊接应力分布及改善热 影响区组织。 ➢ 焊接热循环与焊接温度的区别： 焊接温度常反映某瞬时焊接接头中各点的温度分布状态， 而焊接热循环是反映焊接接头中某点温度随时间的变化规 律，也描述了焊接过程中热源对焊件金属的作用。
图1-4 低合金钢堆焊缝邻近各点的焊接热循环曲线
二、焊接热循环的特征参数
（1）加热速度 H ：焊接热源的集中程度较高，引
起焊接时的加热速度增加。对于钢铁材料而言，加热速度 快，意味着发生奥氏体转变的温度提高，奥氏体的均质化 和碳化物的溶解过程就越不充分，因此必然会影响到其后 冷却过程组织和性能。
（2）加热最高温度Tm：即峰值温度。它对焊后母材 热影响区组织和性能有很大影响。接头上熔合线附近，由 于温度高，引起晶粒严重长大，导致韧性降低。对于低碳 钢和低合金钢，熔合线附近的最高温度可达 1300~1350°C。
（3）在相变温度以上的停留时间tH：即高温停留时 间。在相变温度以上停留时间越长，越有利于奥氏体的 均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长 大。加热温度越高，晶粒长大所需的时间越短。这会引 起接头脆化现象，从而降低接头的质量。
图 1-2 电弧作用下的加热斑点
单位时间通过单位面积传递给焊
件的热能称为热流密度q( r )。研究结 果表明，加热斑点上的热流密度分布，
可近似地用高斯分布来描述。距斑点
中心O为r的任意点A的热流密度为
q(r) qmeKr2
(1-3)
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势一、引言焊接技术是一种常用的金属连接方法，广泛应用于制造业、建筑业、汽车工业等领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增加，焊接技术也在不断发展。
本文将详细介绍焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
二、焊接技术的发展历程1. 手工焊接阶段手工焊接是最早的焊接方法，通过人工操作焊枪或焊条进行焊接。
这种方法简单、成本低，但效率低且焊接质量难以保证。
2. 电弧焊接阶段20世纪初，电弧焊接技术的出现使焊接工艺得到了革命性的改进。
电弧焊接通过电弧的高温作用使金属熔化并连接在一起，提高了焊接质量和效率。
3. 气体保护焊接阶段气体保护焊接是20世纪40年代发展起来的一种新型焊接技术。
通过在焊接区域周围加入保护气体，防止氧气对熔融金属的氧化，从而提高焊接质量。
4. 自动化焊接阶段随着工业自动化的发展，焊接技术也逐渐实现了自动化。
自动化焊接设备通过机器人、自动控制系统等实现焊接作业的自动化，提高了生产效率和焊接质量。
5. 激光焊接阶段激光焊接是近年来发展起来的一种新型焊接技术。
激光焊接利用激光束的高能量密度将金属材料熔化并连接在一起，具有焊缝小、热影响区小、焊接速度快等优点。
三、焊接技术的发展趋势1. 自动化和智能化随着工业4.0和人工智能的发展，焊接技术也趋向于自动化和智能化。
未来的焊接设备将更加智能化，能够通过传感器和控制系统实现自动控制和自适应调节，提高生产效率和焊接质量。
2. 环保和节能环保和节能是当前社会的重要课题，也是焊接技术发展的趋势。
未来的焊接技术将更加注重减少焊接过程中的废气、废水和废渣产生，降低能源消耗，实现绿色环保的焊接过程。
3. 多材料焊接随着新材料的不断发展和应用，多材料焊接成为焊接技术的新方向。
未来的焊接技术将更加注重不同材料之间的焊接，如金属与非金属的焊接、金属与复合材料的焊接等，以满足多样化的产品需求。
4. 机器人焊接机器人焊接是未来焊接技术的发展趋势之一。
机器人具有高精度、高稳定性和高效率的特点，能够实现复杂焊接任务的自动化，提高生产效率和焊接质量。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势1. 引言焊接技术是一种将金属或者非金属材料通过加热或者压力连接在一起的工艺。
它在创造业中扮演着至关重要的角色，广泛应用于汽车创造、航空航天、建造、电子设备等领域。
随着科技的不断进步，焊接技术也在不断发展和创新，本文将探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
2. 焊接技术的发展历程2.1 手工焊接手工焊接是最早浮现的焊接方法，工人通过手持焊枪或者焊条进行焊接操作。
这种方法简单易行，但效率低下，且焊接质量受到操作人员技术水平的限制。
2.2 电弧焊接电弧焊接是20世纪初浮现的一种新型焊接技术。
它利用电弧产生高温，将金属材料熔化并连接在一起。
电弧焊接具有高效、灵便、成本低等优点，成为工业生产中主要的焊接方法。
2.3 气体保护焊接气体保护焊接是在焊接过程中利用惰性气体或者活性气体保护焊缝，防止氧气和其他杂质的侵入。
常见的气体保护焊接方法包括氩弧焊、氩气保护电弧焊等。
这种方法可以提高焊接质量，减少氧化温和孔等缺陷。
2.4 激光焊接激光焊接是一种利用激光束进行焊接的高精度焊接技术。
它具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等优点。
激光焊接广泛应用于微电子器件、精密仪器等领域。
3. 焊接技术的发展趋势3.1 自动化与智能化随着工业自动化水平的提高，焊接技术也越来越向自动化方向发展。
自动化焊接设备可以实现高效、精确的焊接操作，提高生产效率和质量。
同时，智能化焊接设备可以通过传感器、控制系统等技术实现智能监控和调节，提高焊接过程的稳定性和可靠性。
3.2 新材料的焊接随着新材料的不断涌现，传统焊接技术面临着新的挑战。
新材料具有独特的物理和化学性质，传统焊接方法可能无法满足其焊接要求。
因此，研究开辟适合于新材料的焊接技术是未来的发展方向之一。
3.3 环保与节能环境保护和节能已经成为全球关注的焦点。
在焊接过程中，传统焊接方法通常会产生大量的废气、废水和废渣，对环境造成一定的污染。
因此，研究开辟环保型焊接技术，减少焊接过程中的污染物排放，提高能源利用效率，是未来的发展趋势之一。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势概述：焊接技术是一种将两个或更多金属材料通过加热或压力使它们熔化并连接在一起的加工方法。
随着工业的不断发展，焊接技术也在不断演变和改进。
本文将探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
发展历程：焊接技术的历史可以追溯到古代。
最早的焊接方法是利用火焰和锤子将金属材料连接在一起。
随着工业革命的到来，焊接技术得到了进一步的发展。
在19世纪末，电焊技术的出现使焊接变得更加高效和可靠。
20世纪初，气焊和电弧焊成为主流焊接方法。
随着电子技术的发展，激光焊接、等离子焊接和电子束焊接等新型焊接技术也相继出现。
发展趋势：1. 自动化和智能化：随着工业自动化的推进，焊接技术也越来越倾向于自动化和智能化。
自动化焊接设备可以提高生产效率，减少人为错误，并提高焊接质量。
智能化焊接系统可以通过传感器和控制系统实现实时监测和调整，从而提高焊接过程的稳定性和一致性。
2. 环保和节能：环保和节能是现代焊接技术发展的重要方向。
传统焊接过程中会产生大量废气、废水和废渣，对环境造成污染。
新型焊接技术如激光焊接和等离子焊接可以减少或消除废气的产生，从而降低对环境的影响。
此外，焊接设备的能源利用效率也得到了提高，进一步降低了能源消耗。
3. 材料多样化：随着新材料的不断涌现，焊接技术也需要适应不同材料的焊接需求。
例如，高强度钢、铝合金和复合材料等新材料的应用日益广泛，需要开发适用于这些材料的焊接方法。
同时，焊接技术也在不断研究和改进，以提高对高温合金、陶瓷和塑料等非金属材料的焊接能力。
4. 精密化和微焊接：随着微电子技术和微机电系统的发展，对微细焊接技术的需求也越来越大。
微焊接要求焊接过程具有高精度、高稳定性和高可靠性。
激光焊接、电子束焊接和超声波焊接等技术在微焊接领域发挥了重要作用，但仍需要进一步研究和改进。
5. 人机协同：尽管焊接技术越来越自动化和智能化，但人类的角色仍然不可或缺。
人机协同将人的智慧和机器的高效性结合起来，可以更好地发挥焊接技术的优势。
熔化焊焊接热源模型论文发展趋势论文
熔化焊焊接热源模型论文发展趋势论文摘要：由于动态焊接热源模型更符合焊接的某些实际情况，将是今后焊接热源模型发展的重要方向之一。
随着复合焊接方法的出现，结合两种以上热源模型或热流分布模式的复合型热源模型也是今后焊接热源模型发展的重要方向之一。
熔化焊的过程中热源从开始至最后一直存在，在这个过程中包含了熔化焊的物理化学过程的开始与发展。
熔化焊焊接热源不管是火、光还是电都具备移动和部分集中的特性，是焊接物体表面和内部的受热不均匀而产生一系列的焊接问题。
热源模型对焊接温度场的数值研究起着至关重要的作用，因此焊接工作人员对热源模型的发展十分重视。
二、焊接热源模型的概念1 、焊接热源模型定义根据目前焊接工作者的实践和共识，所谓的焊接热源模型，可以认为是对作用于焊件上的、在时间域和空间域上的热输入分布特点的一种数学表达。
到目前为止，用于焊接数值模拟中的所有焊接热源模型大都不随时间而发生变化，也就是认为在焊接进行过程中热源模型是不发生变化的，即静态焊接热源模型。
而动态焊接热源模型，其热输入是随着焊接的进行而发生变化的。
例如，在短路过渡二氧化碳气体保护焊中，电弧有熄灭的过程。
此熄灭阶段的热流密度分布显然不同于电弧燃烧阶段的热流密度分布特点，如果根据这种“短路”的实际工程特点而建立一个电弧。
2、焊接热源模型参数热源模型参数如有效加热半径、电弧功率有效利用系数等缺乏比较系统和准确的资料，参数的选择会使模拟结果产生较大的误差。
静态热源模型有两个要素，即“以何种分布模式分布”和“以何种空间形式分布”，动态热源模型还需要考虑“时间”要素，即上述中的一个要素或两个要素随时间变化的规律。
焊机热源模型可通过三种参数即形状参数、热源分布参数和热输入参数来完整描述。
三、焊接过程数值模拟的难点1、热源模型及参数的确定目前应用最广泛的热源模型是高斯热源模型和双椭球热源模型。
对于一些特殊的焊接方法，如激光焊，等离子束焊、电子束焊，搅拌摩擦焊等，尚无公认的比较理想的热源模型。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势1. 引言焊接技术是一种将金属或者非金属材料通过熔化并冷却形成连接的方法。
随着工业的发展和需求的不断增长，焊接技术在创造业中扮演着重要的角色。
本文将探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
2. 发展历程2.1 手工焊接手工焊接是最早的焊接方法之一，工人通过手持焊枪或者焊剂进行焊接。
这种方法需要高度的技术熟练度和经验，效率较低且易浮现质量问题。
2.2 电弧焊接20世纪初，电弧焊接技术的浮现使焊接变得更加高效和精确。
电弧焊接利用电弧产生高温，使金属熔化并形成连接。
这种方法在创造业中得到广泛应用，但仍存在焊缝质量不稳定和环境污染等问题。
2.3 气体保护焊接气体保护焊接采用惰性气体（如氩气）在焊接过程中形成保护气氛，防止氧气和其他杂质进入焊缝。
这种方法提高了焊接质量和稳定性，并广泛应用于航空航天、汽车创造等领域。
2.4 激光焊接激光焊接利用高能激光束瞬间加热金属，使其熔化并形成连接。
激光焊接具有高精度、高速度和较小的热影响区等优点，适合于弱小零件的焊接。
2.5 电子束焊接电子束焊接利用电子束的高能量和高速度进行焊接，可以实现高质量的焊接连接。
这种方法适合于高精度和高要求的焊接任务，如航天器创造。
3. 发展趋势3.1 自动化和机器人焊接随着自动化技术和机器人技术的不断发展，自动化和机器人焊接在创造业中得到广泛应用。
自动化焊接提高了焊接的效率和一致性，并减少了人为错误的发生。
3.2 无损检测技术焊接连接的质量对创造品质量至关重要。
无损检测技术如超声波检测、X射线检测等能够在不破坏焊接连接的情况下检测焊缝的质量，提高了焊接质量的可靠性。
3.3 新材料和新工艺新材料的不断涌现和新工艺的发展对焊接技术提出了新的要求。
例如，高强度钢的广泛应用要求焊接技术能够满足其特殊的焊接要求。
3.4 环境友好型焊接焊接过程中产生的废气和废渣对环境造成为了污染。
因此，研究人员致力于开辟环境友好型的焊接技术，如水下焊接、等离子焊接等，以减少对环境的不良影响。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势一、引言焊接技术作为金属材料连接的重要方法之一，已经在工业生产中广泛应用。
本文将探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
二、焊接技术的发展历程1. 手工焊接时代手工焊接是焊接技术最早的形式，工人使用焊枪、焊条等工具进行焊接，这种方法具有灵便性，但效率较低且质量不稳定。
2. 自动化焊接时代随着工业自动化的发展，焊接技术也逐渐实现了自动化。
自动化焊接设备的浮现大大提高了焊接效率和质量，减少了人力成本，广泛应用于汽车创造、航空航天等领域。
3. 机器人焊接时代机器人焊接技术的浮现是焊接技术发展的重要里程碑。
机器人焊接具有高度的精确性和稳定性，能够完成复杂的焊接任务，提高了生产效率和质量。
4. 激光焊接时代激光焊接技术是近年来焊接技术的重要突破之一。
激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接速度快等优点，被广泛应用于电子、光电子、汽车等领域。
5. 无损焊接时代无损焊接技术是未来焊接技术的发展方向之一。
无损焊接技术能够在不破坏材料的情况下实现焊接，提高了焊接质量和可靠性。
三、焊接技术的发展趋势1. 智能化随着人工智能技术的发展，智能化焊接设备将成为未来的发展趋势。
智能化焊接设备能够根据焊接材料的特性和焊接任务的要求进行自动调整，提高了焊接质量和效率。
2. 自适应控制自适应控制技术能够根据焊接过程中的变化实时调整焊接参数，提高焊接质量和稳定性。
自适应控制技术的应用将使焊接过程更加可靠和灵便。
3. 轻量化随着汽车工业的发展，对焊接材料的要求也越来越高。
轻量化材料如铝合金、镁合金等的应用将对焊接技术提出新的挑战。
未来的焊接技术需要适应轻量化材料的特性，提高焊接质量和效率。
4. 环保节能环保节能是未来焊接技术发展的重要方向。
传统焊接过程中产生的废气、废水等对环境造成为了一定的污染。
未来的焊接技术需要减少对环境的影响，提高能源利用效率。
5. 自动化检测自动化检测技术能够实时监测焊接质量，提高焊接的一次通过率。
焊接热源模型读书报告1
焊接热源模型读书报告一．焊接热过程的特点：1.局部性—加热和冷却过程极不均匀;2.瞬时性—1800k/s;3.热源是运动的;4.焊接传热过程的复合性二．焊接热源模型:1.焊接热源的特点：(1)能量密度高度集中;(2)快速实现焊接过程；(3)保证高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
2.焊接热源的种类：(1)电弧焊：气体介质中的电弧放电(2)化学热：可燃气体(3)电阻热：电阻焊、电渣焊(4)高频感应热：磁性的金属高频感应产生二次电流作为热源(5)摩擦热：机械高速摩擦(6)电子束：高速运动的电子轰击(7)等离子焰：电弧或高频放电—离子流(8) 激光束：激光聚焦3.热源的形式（从热传导的角度来考虑）：(1)点热源（三维）—厚大焊件焊接(2)线热源（二维）—薄板焊接(3)面热源（一维）—细棒摩擦焊4.焊接热源模型的概念：根据目前焊接工作者的实践和共识,所谓的焊接热源模型,可以认为是对作用于焊件上的、在时间域和空间域上的热输入分布特点的一种数学表达。
静态焊接热源模型:认为在焊接进行过程中热源模型是不随时间发生变化，模型参数的部分或全部参数不是时间的函数。
焊接热源模型动态焊接热源模型：热输入是随着焊接的进行而发生变化，模型参数的部分或全部参数是时间的函数。
5.焊接热源模型参数建立一个静态焊接热源模型需要两个要素,即“以何种空间形式分布”和“以何种分布模式分布”。
而动态焊接热源模型还需要确定上述两要素中的一个或两个要素随时间变化的规律,即应引入“时间”要素。
可见,就静态焊接热源模型而言,在总热输入量一定的情况下,因为上述两个要素的不同而导致的不同热源模型将对焊接温度场的分析影响很大。
焊接热源模型可以有三种模型参数即形状参数、热流分布参数和热输入参数来完整描述。
6.焊接热源模型的分类正因为在焊接数值模拟中热源模型的基础性和重要性,所以自焊接数值模拟(包括解析计算)研究开始至今出现了许多热源模型,均有不同范围和不同程度的适用性。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势焊接技术是一种常见的金属连接技术，通过高温熔化金属，使得两个或多个工件相互连接。
随着现代工业的发展，焊接技术也不断进步，越来越成熟和先进。
本文将讨论焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
1.发展历程：焊接技术的历史可以追溯到古代的铁器制作时期。
最早的焊接方法是冷焊，即将两个金属件放在一起，用铆钉或铜钉将它们固定在一起。
随着工业革命的到来，火焰焊接得以应用。
通过加热和熔化金属，然后使用火焰焊接装置将其固定在一起。
随后，电弧焊接、气体保护焊接、电阻焊接等等一系列焊接方法相继出现。
这些新技术使焊接技术更加高效、精确、稳定。
2.发展趋势：（1）自动化和机器人焊接：随着工业自动化水平的提高，人们对焊接过程的自动化需求也越来越高。
自动化焊接可以提高焊接的效率和一致性，减少人力成本，并且能够在危险或无人居住的环境中工作。
机器人焊接是目前自动化焊接的主要趋势之一，通过程序控制机器人完成焊接任务，提高工作效率和质量。
（2）激光焊接和电子束焊接：激光焊接和电子束焊接是一种高能焊接方法，它们通过高能激光束或电子束进行焊接，其焊缝质量和焊接速度都非常高。
这些方法适用于复杂形状的工件，在航空航天、船舶、汽车和电子制造等领域中具有广阔的应用前景。
（3）非接触式焊接：非接触式焊接指的是在焊接过程中不直接接触金属工件，而是通过磁力或电磁感应等方式将工件连接在一起。
这种焊接方法可以减少对材料的热影响，避免可能的气孔和夹杂物，提高焊缝质量。
（4）焊接材料的发展：随着科学技术的不断进步，新材料的出现为焊接技术的发展提供了新的机会。
高强度材料、耐高温材料等需要先进焊接技术来连接。
焊接技术也需要不断适应新材料的发展，提供更好的焊接解决方案。
（5）环保、节能焊接：近年来，环保和节能逐渐成为焊接技术发展的重要方向。
这包括减少焊接过程中的废弃物和有害气体排放，改善工作环境，提高能源利用效率等。
同时，能源-efficientting焊接设备的开发也得到了越来越多的关注。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势一、引言焊接技术是一种将金属或非金属材料通过热源加热至熔点或塑性状态，并施加一定压力使其相互结合的加工方法。
自从焊接技术的出现以来，它在工业制造、建筑、航空航天、汽车制造等领域发挥着重要作用。
本文将探讨焊接技术的发展历程以及未来的发展趋势。
二、焊接技术的发展历程1. 手工焊接阶段：手工焊接是焊接技术的最早阶段，通过焊工手持焊枪或焊条进行焊接。
这种方法简单易行，但生产效率低，质量难以保证。
2. 电弧焊接阶段：20世纪初，电弧焊接技术的出现极大改善了焊接质量和效率。
电弧焊接利用电弧产生高温，使金属熔化并连接。
电弧焊接技术经过不断改进，包括手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等，应用广泛。
3. 气体保护焊接阶段：气体保护焊接利用惰性气体或活性气体在焊接过程中形成保护气氛，防止熔池氧化。
常见的气体保护焊接方法有氩弧焊、氩气保护电弧焊、氩气保护焊等。
这些方法具有高质量、高效率和环保的特点。
4. 自动化焊接阶段：随着工业自动化的发展，焊接技术也逐渐实现了自动化。
自动化焊接包括机器人焊接、自动焊接设备等，大大提高了生产效率和焊接质量。
5. 激光焊接阶段：激光焊接是一种高能量密度焊接方法，利用激光束对焊接材料进行熔化和连接。
激光焊接具有高精度、高速度和无接触的特点，被广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
三、焊接技术的发展趋势1. 智能化发展：随着人工智能和大数据技术的发展，焊接技术也将实现智能化。
智能焊接设备能够通过传感器和数据分析实现自动控制和优化焊接过程，提高焊接质量和效率。
2. 轻量化应用：随着汽车、航空航天等行业对轻量化材料的需求增加，焊接技术也将朝着轻量化方向发展。
例如，采用激光焊接技术可以实现对轻薄材料的高质量焊接，满足轻量化产品的要求。
3. 焊接材料的创新：随着新材料的不断涌现，焊接技术也需要与之相适应。
例如，高强度钢、铝合金等材料的广泛应用对焊接技术提出了更高的要求。
因此，焊接材料的研发和创新将是未来的发展方向。
基于Marc软件的钢板焊接数值模拟
基于Marc软件的钢板焊接数值模拟◎ 闫玉伯1 杨迪2 姜炜珉3 桂劲松31.曹妃甸新天液化天然气有限公司；2.中交天津港湾工程设计院有限公司；3.大连海洋大学海洋与土木工程学院通讯作者：姜炜珉摘 要：随着计算机技术的快速发展，焊接变形的数值模拟在研究和设计领域得到广泛应用。
本文运用有限元分析软件Marc进行钢板焊接的数值模拟分析，并进行了试验验证，确定了Marc软件进行焊接数值模拟分析的准确性。
利用Marc软件进行焊接的数值模拟步骤简单，焊接参数设置齐全。
模拟结论得出，在符合焊接尺寸标准的一定厚度范围内，焊接构件厚度越大，焊后构件上残余应力越大。
关键词：钢板焊接；数值模拟；残余应力1.引言结构数值模拟方法是与计算机技术一同兴起的一种模拟分析方法，这种方法可以弥补实验条件受限、实验成本高以及复杂模型难以进行理论分析的问题，能够比较好地模拟单元节点在不同材料、荷载、边界条件、性能等环境下的受力情况。
通过对应力和应变计算结果的分析，能够对单元节点处的受力状态、变形程度有一个全面的了解和把握，可以针对性地调整受力薄弱区的边界条件、不同焊接坡口形式、焊接顺序等影响因素，相应调整都可以方便地在软件中实现[1]。
焊接数值模拟通过构建目标数学模型，对其施加初始条件和边界条件，求解相应的微分方程组来解决焊接温度场、应力和变形等问题，并将分析得到的结果通过计算机直观地表达出来，研究人员能够通过模拟焊接过程对焊件进行检验，并对工件结构形式以及焊接工艺参数进行优化。
当前，进行焊接数值模拟的主流软件有Marc、Ansys、Abaqus、Jwrian、Sysweld等，其中Marc软件擅长非线性条件下的大变形计算分析，可以利用其便捷的“生死单元法”直接对焊接过程展开热力耦合计算，其计算精度和计算效率均较好，分析钢板焊接残余应力较为有利。
本文旨在探究用Marc软件进行钢板焊接数值模拟的便捷性以及分析数据的准确性，以验证其模拟焊接过程、分析残余应力的实用性。
焊接技术的发展及发展趋势
焊接技术的发展及发展趋势引言概述：焊接技术是一种重要的金属连接技术，随着科技的不断进步和工业的发展，焊接技术也在不断发展和改进。
本文将从五个方面详细阐述焊接技术的发展及发展趋势。
一、焊接技术的历史发展1.1 古代焊接技术：古代人类使用火焰和金属熔化的方式进行焊接，如早期的铜焊接。
1.2 工业革命时期：随着工业革命的兴起，焊接技术得到了进一步的发展，出现了电弧焊、气焊等新的焊接方法。
1.3 现代焊接技术：现代焊接技术主要包括激光焊接、等离子焊接、电子束焊接等高级焊接方法。
二、焊接技术的应用领域2.1 制造业：焊接技术在制造业中广泛应用，如汽车制造、船舶制造、飞机制造等。
2.2 建筑业：焊接技术在建筑业中用于连接钢结构，提高建筑物的稳定性和安全性。
2.3 能源行业：焊接技术在能源行业中用于石油、天然气管道的连接，确保能源的输送和储存。
三、焊接技术的发展趋势3.1 自动化和智能化：随着科技的进步，焊接设备和技术越来越自动化和智能化，提高了焊接的效率和质量。
3.2 环保和节能：焊接技术的发展趋势是追求环保和节能，减少焊接过程中的能源消耗和环境污染。
3.3 材料和工艺的创新：焊接技术的发展离不开新材料和新工艺的应用，如高强度钢的焊接、激光焊接等。
四、焊接技术的挑战和问题4.1 焊接质量控制：焊接过程中需要严格控制焊接质量，以确保焊接连接的强度和可靠性。
4.2 人才培养和技术更新：焊接技术的发展需要专业的人才支持，同时需要不断学习和更新技术知识。
4.3 安全和环境保护：焊接过程中需要注意安全和环境保护，避免产生有害气体和废弃物。
五、未来焊接技术的展望5.1 三维打印技术与焊接的结合：三维打印技术的兴起为焊接技术带来了新的发展机遇，可以实现复杂结构的焊接。
5.2 脉冲焊接技术的应用：脉冲焊接技术具有高能量集中和热输入控制的特点，有望在未来得到更广泛的应用。
5.3 焊接机器人的发展：焊接机器人的发展将进一步提高焊接的自动化水平，实现更高效、精确的焊接操作。
焊接热源模型
焊接热源模型焊接热源的物理模型，涉及两个问题。
一是热源的热能有多少作用在工件之上；二是已经作用于工件上的热量，是如何在工件上分布的。
因此，建立焊接热源的物理模型，是进行焊接热过程和熔池行为分析或数值模拟的前提和条件。
本章针对上述两个问题展开讨论。
2.1焊接热效率和焊接熔化效率电弧焊接时通过电弧将电能转换为热能，利用这种热能来加热和熔化焊丝（或焊条）与工件。
熔化极焊接时，焊接过程中焊丝 (或焊条)熔化，熔滴把加热和熔化焊丝 (或焊条)的部分热量带给熔池。
而对于钨极氩弧焊，电极不熔化．母材只利用一部分电弧的热量。
弧焊时，电弧功率可由下式表示(2-1) 式中，是电弧电压(V),I 是焊接电流(A)，是电弧功率(W), 即电弧在单位时间内所析出的能量。
由于能量不是全部用在加热焊件，故真正有效用于加热焊件的功率为(2-2) 式中，为电弧功率有效利用系数或称为焊接热效率，它与焊接方法、焊接工艺参数和焊接材料的种类(焊条、焊丝、保护气等)有关。
各种弧焊方法在常用焊接工艺参数下的热效率见表2-1。
表2-1 各种弧焊方法的热效率弧 焊 方 法药皮焊条手工焊埋弧自动焊C02气体保护焊熔化板氩弧焊(MIG)钨极氩弧焊(TIG)0.65-0.85 0.80-0.90 0.75-0.90 0.70-0.80 0.65-0.70在其他条件不变的情况下，值随着弧长的增加、电弧电压的提高而下降，随着电弧电流的增大或电弧潜入熔池而增加。
应当指出，这里所说的热效率，只是考虑焊件所能吸收到的热能。
实际上这部分热能一方面用于熔化金属而形成焊缝，另一方面则流失于焊件而造成热影响区。
值并没有反映出这两部分热量的比例。
根据定义，电弧加热工件的热效率是电弧在单位时间内输入到工件内部的热量与电弧总功率的比值，即（2-3）（2-4）（2-5）式中，—单位时间内熔化焊缝金属（处于液态时，为熔点）所需的热量（包括熔化潜热）；—单位时间内使焊缝金属处于过热状态（）的热量和向焊缝四周传导热量的总和。
焊接行业发展趋势
焊接行业发展趋势焊接行业发展趋势随着科技的不断进步和工业化进程的加速，焊接行业也在不断发展。
焊接作为一种重要的制造技术，在诸多行业中起着重要的作用。
下面将分析一下焊接行业未来的发展趋势。
首先是焊接技术的进步。
随着科技的发展，新的焊接技术不断涌现，如激光焊接、电子束焊接等。
这些新技术具有高效、高质量、高自动化的特点，可以大幅提高焊接工作的效率和质量。
因此，焊接技术的进步将会成为焊接行业未来的发展方向。
其次是焊接设备的智能化和自动化。
随着工业4.0的推进，制造业正在向智能化和自动化方向发展。
焊接工艺也不例外。
智能化和自动化的焊接设备能够更加准确、稳定地完成焊接工作，减少人工操作，提高生产效率。
因此，智能化和自动化的焊接设备将是焊接行业未来的发展趋势。
再次是焊接材料的发展。
焊接材料是焊接技术的重要组成部分。
传统的焊接材料如焊条、焊丝等已经得到广泛应用。
然而，随着新材料的不断涌现，如高强度钢、高温合金等，传统的焊接材料已经无法满足市场需求。
因此，研发和应用新型焊接材料将是焊接行业未来的发展方向。
此外，焊接行业还面临着环保和安全的挑战。
焊接过程中产生的废气、废水和废渣对环境造成了污染，并且焊接操作也存在一定的安全隐患。
因此，将焊接过程进行环保和安全改造将成为焊接行业未来的发展方向。
总之，随着科技的不断进步和制造业的发展，焊接行业也将继续迎来机遇和挑战。
焊接技术的进步、焊接设备的智能化和自动化、焊接材料的发展以及焊接过程的环保和安全改造都是焊接行业未来发展的趋势。
作为从事焊接行业的从业者，我们应积极适应市场需求，不断学习和更新自己的知识，提高自己的技能，以满足市场的需求，并为焊接行业的发展做出贡献。
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从熔化焊热源模型的历史 来看 , 其发展有如下几 个特点 : 3.1 模型的空间维数方面已经发展到三维
以经典的热源模型为例 , 从上个世纪 40年代开始 的一维点热源模型 , 到二维的高斯圆形热源模型 , 再到 三维的双椭球热源模型 , 焊接热源模型经历了空间维 数渐进的过程 。 三维焊接热源模型已经可以十分充分 地描述焊接热流在空间的分布特点 , 在此方面不大可 能再有发展 。 3.2 模型的空间形状方面的发展已经接近极至
参数的部分或全部参数是不是时间的函数 。 是则为动 态焊接热源模型 , 否则为静态焊接热源模型 。
2 焊接热源模型的分类
正因为在焊接数值模拟中热源模型的基础性和重 要性 , 所以自焊接数值模拟 (包括解析计算 )研究开始 至今出现了许多热源模型 , 均有不同范围和不同程度 的适用性 。例如 , 高斯圆柱形热源 [ 15] 、热流密度均匀分 布的柱状热源 [ 16] 及旋转高斯曲面体热源 [ 7] , 半球形热 源 [ 17] , 椭 球 形 热 源 , 双 椭 球 形 热 源 [ 6, 18] , 椭 圆 形 热 源 [ 19] , 双椭圆形热源 [ 20, 21] , 圆盘形热源[ 19] , 结合型分布 圆形热源 [ 10] , 二维移动线热源 、二维均匀的带热源和矩 形热源 、二维均匀圆热源 、高斯分布的二维 面热源 、移 动圆柱热源 、长方体热源 、圆锥形热源 、点 -线热源[ 22] , 指数衰减的柱体热源 [ 22, 23] 、线性衰减的柱体热源及抛 物线衰减的柱体热源[ 23] 等等 。 根据焊接热源模型的定 义及确定 静态焊接 热源模型 的二要素 来区分 这些模 型 , 如表 1和表 2所示 。
一维 瞬时点热 源 瞬时线热 源
二维 瞬时面热源 圆形热源 带状热源 矩形热源
三维 柱状热源
表 2 高斯分布模式 的熔化焊热源模型分类 ①
二维
三维
圆形热源 (高斯热源 )
磁 盘形热源
椭圆形热源
圆 柱形热源
双椭圆形热源
长 方体热源
带状热源
旋转 曲面体热源
圆 锥形热源
半 球形热源
半椭球形热源
椭 球形热源
的各种空间形状的热源模型的热流分布模式大都为高 斯分布 。 此外还有均匀分布 、衰 减分布及结合型分布 等 。 热流分布模式取决于焊接方法及其工 艺条件 , 在 此方面具有一定的发展空间 。 3.4 向复合热源模型的方向发展
随着 YAG-TIG焊等复合焊接方法的发展 , 以及 为了模拟某些特殊的焊接现象如激光焊中的 “钉头 ”状 焊缝等 , 出现了复合热源模型 。 例如 , 为了模拟出 MIG 焊的 “指 状 ”熔 深 , 采 用 双 高 斯 圆 形 热 源 模 型 来 模 拟 [ 20] ;再如 , 建立一个结合了电弧的表面高斯热源和熔 滴的圆柱体热源的复合热源模型来进行 V形坡口对接 焊温度场的数值模拟[ 21] 等等 。 3.5 动态焊接热源模型有待于深入研究
就应用最为广泛的电弧焊而言 , 传统意义上的焊 接热源是电弧 , 例如根据电弧热流分布特点建立的高 斯圆形热源模型 [ 4] 。而从焊接数值模拟 意义上而言 ,
电弧 、熔滴及熔池均可按热源处理 。 例如根据熔池的 热流分布特点及其形状而建立的双椭球热 源模型[ 6] 。
再如 , 将熔滴作为电弧之外的第二个作用热源而建立 的复合型热源模型 [ 9 -13] 等等 。
收稿日期 :2007 -12 -30
家及我国 的焊接工 作者始终 十分重视 这一领 域的发 展 。 如美国 的 MIT[ 4] 、俄亥 俄州 立大 学[ 5] 、加拿 大的 Carleton大学 [ 6] 以及我国焊接研究实力较强的几所大 学 [ 7, 8] 等等 , 均陆续有关于焊接热源模型的研究结果发 表。
第十二次全国焊接学术会议论文集
熔化焊焊接热源模型及其发展趋势
河北工业大学 (天津市 300132) 郑振太 吕会敏 张 凯
天 津 大 学 (300072)
单 平 胡绳荪
摘要 为了 更好地推动焊接数值模拟技术尤其是焊接热源模型技术的发展 , 全面分析和 总结了现 有的熔化焊 焊接热源模型 。 通过分析 总结熔化焊焊接热源模型的特点 , 首 先给出 了焊接热 源模型 的定义 , 并 进而提 出了将焊 接热源模型分类为静态焊 接热源模型和动态焊接热源模型 。 在此研究基础上 , 对 现有的熔化 焊焊接热 源模型进行 了分类 。 根据分类的结果 , 并结合当前焊接热源模型的 实践 , 分析和 总结了 焊接热 源模型 的发展 特点及 其发展趋 势 。 分析结果表明 , 建立一个动态焊接热源模型需要研究三要素 , 即空间分布形式 、热流分布 模式及该 两要素随时 间的变化规律 。 并且复合 焊接热源模型和动态焊接热源模型将是焊接热源模型技术的主要发展方向 。
在焊接温度场的数值模拟 研究中 , 存在的一些主 要问题除了材料的高温热物理性能数据缺乏 、热流分 布参数的确定困难 、电弧热效率取值范围过大等共性 问题外 , 尚存在对熔滴过渡行为及焊接熔池现象研究 不充分等问题 [ 2] 。 可见 , 存在的上述问题除了热量接 受者即焊件的热物理性能参数之外 , 均与热源直接或 间接相关 。
4 结 论
所谓的焊接热源模型可以认为是对作用于焊件上 的 、在时间域和空间域上的热输入分布特点的一种数 学表达 , 可分为静态焊接热源模型和动态焊接热源模 型 。 建立一个静态焊接热源模型需要两个要素 , 即 “以 何种空间形式分布 ”和 “以何种分布模式分布 ”。 而动 态焊接热源模型还需要确定上述两要素中的一个或两 个要素随时间变化的规律 。 热源模型可 以形状参数 、 热流分布参数和热输入参数来完整描述 。 焊接热源模 型一直以来围绕着热源的空间特点在发展 , 而忽略了 热源的时变特点 。 由于动态焊接热源模型更符合焊接 的某些实际情况 , 将是今后焊接热源模型发展的重要 方向之一 。随着复合焊接方法的出现 , 结合两种以上 热源模型或热流分布模式的复合型热源模型也是今后 焊接热源模型发展的重要方向之一 。
由表 1和表 2可见 , 目前基本上有四种焊接热流 分布模式 , 即均匀分布 、高斯 分布 、衰减分布和结合型 分布 。 均匀分布与实际焊接过程中的热流分布特征不 太相符 , 而衰减分布仅见于激光焊的数值模拟中且应 用不广 。目前应用最广泛的 是高斯分布 , 但高斯分布 模式本身是从对 TIG焊电弧热分布的实验结果总结而 来的[ 4] , 没有考虑熔滴作用效果 。 结合型分布是一种 结合了电弧和 熔滴热流 分布特点 的一种热 流分布模 式 , 对于有熔滴过渡行为的焊接方法具有一定的理论 上的严密性 。 结合型分布可 以有很多种类 , 其中之一 是将电弧热流高斯分布和熔滴热流的锥形分布相结合 的焊接热流分布模式 , 比较适用于有熔滴过渡行为且 热流密度比较集中的焊接方法 , 如 MIG焊 、CO2 气体保 护焊等 14 。
根据不同的具体焊接情况 , 国内外的焊接工作者 已经建立了多种标准几何形状的焊接热源模型 。 可以 说 , 焊接热源模型在空间形状方面几乎囊括了所有的 标准几何形状 。 由于热源模型应符合具体的焊接方法 及其热过程的特点 , 因此在此方面较难再有大的突破 。
3.3 模型的热流分布模式种类较少 目前最为流行的热流分布模式为高斯分布 , 上述
熔化焊焊接热源无论电弧 、光束还是火焰等等 , 大 都具有移动和局部集中作用的特点 , 容易在焊件中形 成空间上和时间上梯度很大的不均匀温度场 , 而此不 均匀温度场是导致诸多焊接问题的根本原因之一 。在 焊接温度场的数值模拟研究中 , 采用符合实际焊接过 程的热源 模型是十 分关键的 。 热源模 型是否 选取适 当 , 对瞬态焊接温度场的计算精度 , 特别是在靠近热源 的地方 , 有很大的影响[ 3] 。 正因为焊接热源模型在焊 接 数值模拟中的基础性和重要性 , 欧美等一些发达国
静态焊接热源模型的研究已经比较充分 , 而动态 焊接热源模型的研究尚处于空白 。 由于焊接过程的时 变特点 , 动态焊接热源模型的深入研究将进一步提高 数值模拟焊接温度场的精度 , 更加准确地把握焊接热 过程的动态特点 , 加深对焊接传质传热问题的认识 , 并 从根本上推进焊接数值模拟技术的发展 。
表 1 均匀分布模式的熔化焊热源模型分类
图 1 双椭球形热源模型示 意图
模型前半部分椭球的体热流密度分布为 :
q(x, y, z)=a6bcf3πffq0πexp(-3cx2f2 -3ay22 -3bz22 ) (1) 模型后半部分椭球的体热流密度分布为 :
q(x, y, z)=a6bcb3πfbq0πexp(-3cx2b2 -3ay22 -3bz22 ) (2) 式 (1)和式 (2)中 :a为椭球 的 y向半轴 (mm);b 为椭球的 z向半轴 (mm);cf为前半椭 球的 x向半轴 (mm)、cb为后半椭球的 x向半轴 (mm);q0 为有效热输 入功率 (W);ff、fb为前后两个四分之一椭球的能量分 配系数 。 上述这些参数中 , a、b、cf及 cb为模型的形状参数 , q0 、ff及 fb为模型的热输入参数 , 而式中的 “ 3”为热流分 布参数 。 根据上述的焊接热源模型 定义 , 静态焊接热源模 型和动态焊接热源模型的具体差别就在于 :三种模型
关键词 : 焊接热源模型 动态焊接热源模型 热流分布模式 发 展趋势 中图分类号 : TG402
0 前 言
在焊接尤其是熔化焊中 , 其热过程贯穿整个焊接 过程的始终 , 一切熔化焊的物理化学过程都是在热过 程中发生和发展的 。 焊接温度场不仅决定焊接应力场 和应变场 , 还 与冶金 、结晶及 相变过程 有着紧 密的联 系 。焊接温度场内包含着焊接接头质量及性能的充分 信息 , 始终是焊接发展中的最基本课题之一[ 1] 。
1 焊接热源模型的概念
1.1 焊接热源模型定义 根据目前焊接工作者的实践和共识 , 所谓的焊接
热源模型 , 可以认为是对作用于焊件上的 、在时间域和 空间域上的热输入分布特点的一种数学表达[ 14] 。 到目 前为止 , 用于焊接数值模拟中的所有焊接热源模型大 都不随时间而发生变化 , 也就是认为在焊接进行过程 中热源模型是不 发生变化 的 , 即 静态焊接 热源模 型 。 而动态焊接热源模型 , 其热输入是随着焊接的进行而 发生变化的 。 例如 , 在短路过渡 CO2 气体保护焊中 , 电 弧有熄灭的过程 。 此熄灭阶段的热流密度分布显然不 同于电弧燃烧阶段的热流密度分布特点 , 如果根据这 种 “短路 ”的实际工程特点而建立一个电弧和熔滴交替