激光及其复合能场焊接机理与工艺

目 录
第1章 绪论 1
1.1激光及其复合能场焊接技术 1
1.1.1激光焊接技术简介 1
1.1.2激光 电弧复合焊接技术简介 4
1.1.3磁场辅助焊接技术简介 7
1.2焊接变形与应力 12
1.2.1变形与残余应力模拟方法 12
1.2.2变形与残余应力测量方法 14
1.3焊接接头的腐蚀疲劳性能15
1.3.1奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹萌生 15
1.3.2奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展 17
1.4厚板窄间隙叠层焊接 18
1.4.1厚板窄间隙叠层电弧焊接 18
1.4.2厚板窄间隙叠层激光焊接 19
1.4.3厚板窄间隙叠层激光 电弧复合焊接 20
参考文献 21
第2章 多能场复合焊接能量耦合协同作用机理 24
2.1多能场复合焊接三维瞬态耦合数学模型 24
2.1.1建模难点及解决方法 24
2.1.2控制方程 26
2.1.3边界条件 28
2.1.4数值计算流程 31
2.2电弧磁场复合焊接复合等离子体行为及其机理 32
2.2.1磁场对电孤桥接能力的调控作用 32
2.2.2磁场对电弧焊接热效率的影响机理 33
2.2.3磁场对斜电极电弧等离子体运动的作用机理 34
2.3激光 电弧复合焊接复合等离子体行为及其机理 35
2.3.1复合等离子体的瞬态性特征 35
2.3.2激光冷却电弧等离子体效应 36
2.3.3激光促进起弧和稳弧作用机理 38
2.4激光电弧磁场多能场能量耦合作用机理 40
2.4.1磁场对复合等离子体行为的影响 40
2.4.2多能场复合焊接能量耦合作用机理 41
参考文献 45
第3章 激光焊接中的热 相变 弹塑性模型 47
3.1峰值指数递增双锥体热源模型及相变过程分析 47
3.1.1峰值指数递增 双锥体热源模型 47
3.1.2PII DC热源模型参数的确定 49
3.1.3考虑PII DC热源的温度场有限元理论模型的构建 50
3.1.4温度场有限元集成实现 52
3.1.5激光焊接相变过程分析 54
3.2考虑固态相变与析出强化的热 相变 弹塑性有限元模型 57
3.2.1焊接热 弹塑性有限元理论模型 57
3.2.2固态相变对应力场影响机理 61
3.2.3析出强化对屈服强度影响机理 64
3.2.4基于径向返回算法的应力快速更新方法 65
3.2.5材料Jacobian矩阵 68
3.2.6热 相变 弹塑性有限元模型的实现 69
3.3热相变弹塑性有限元模型验证与分析72
3.3.1热源模型试验验证与分析 72
3.3.2固态相变模型试验验证与分析 75
3.3.3座力场试验验证与分析 79
3.3.4固态相变及析出强化对残余应力的影响 82
参考文献 85
第4章 激光 电弧 磁场复合焊接组织形成机理 87
4.1激光 电弧 磁场复合焊接焊缝铁素体形成机理 87
4.1.1多能场复合焊接焊缝中的铁素体调控 87
4.1.2多能场复合焊接焊缝铁素体形成机理研究 89
4.2激光 电弧磁场复合焊接焊缝晶粒取向形成机理 94
4.2.1多能场复合焊接焊缝晶粒取向调控 94
4.2.2多能场复合焊接焊缝晶粒取向形成机理 98
参考文献 101
第5章 激光 电弧 磁场复合焊接接头腐蚀疲劳性能调控机制 103
5.1激光 电弧 磁场复合焊接焊缝腐蚀疲劳裂纹萌生行为及调控 103
5.1.1腐蚀疲劳裂纹萌生寿命测试 103
5.1.2腐蚀疲劳裂纹萌生行为 105
5.1.3腐蚀疲劳裂纹萌生寿命调控机制 107
5.2激光电弧磁场复合焊接焊缝腐蚀疲劳裂纹扩展行为及调控 113
5.2.1腐蚀疲劳裂纹扩展速率测试 113
5.2.2腐蚀疲劳裂纹扩展行为 113
5.2.3腐蚀疲劳裂纹扩展速率调控机制 118
参考文献 124
第6章 厚板窄间隙多能场复合叠层焊接工艺 126
6.1窄间隙条件下电弧动态行为 126
6.1.1焊接电流对电弧动态行为的影响 126
6.1.2光丝间距对电弧动态行为的影响 127
6.2窄间隙条件下熔滴过渡行为 127
6.2.1焊接电流对熔滴过渡的影响 127
6.2.2光丝间距对熔滴过渡的影响 129
6.340mm厚板窄间隙多能场复合焊接 130
6.3.1焊接工艺 130
6.3.2微观组织 132
6.3.3力学性能 134
参考文献 137