基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理 被引量：17

1

作者 汪岩峰 刘南生 +1 位作者 林浩亮 袁尤智 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期81-84,共4页

建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光... 建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光对熔池图像的干扰,采集到熔池区变形激光条纹。对熔池图像特征进行分析,变形的激光条纹反映了熔池的下塌或上凸状态;成功提取熔池边缘和激光条纹边缘;通过标定、计算得到熔池正面几何参数,为今后实时检测焊接熔池表面的三维信息奠定了基础。 展开更多

关键词 结构光投影 焊接熔池 变形激光条纹 几何参数

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焊接熔池的传热与流体流动模拟进展 被引量：16

2

作者 李强 钱百年 李殿中 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期91-96,共6页

焊接熔池的传热与流体流动模拟是焊接模拟的一个重要领域 ,目前对焊接熔池的传热和流体流动的模拟主要是基于Navier strokes方程基础上而建立的。文中概括了近年来焊接熔池传热与流体流动模拟所取得的一些进展 ,总结了影响熔池传热和流... 焊接熔池的传热与流体流动模拟是焊接模拟的一个重要领域 ,目前对焊接熔池的传热和流体流动的模拟主要是基于Navier strokes方程基础上而建立的。文中概括了近年来焊接熔池传热与流体流动模拟所取得的一些进展 ,总结了影响熔池传热和流体流动的一些主要因素。 展开更多

关键词 模拟 焊接熔池 流体流动 传热

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焊接熔池正面几何参数和背面熔宽的数据提取方法 被引量：8

3

作者 葛景国 高进强 +2 位作者 陈立功 武传松 何德孚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期1113-1117,共5页

不论熔透控制还是焊缝跟踪 ,都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数 .在小电流脉冲 TIG焊接试验条件下 ,为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据 ,提出了一套方法 ,包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线... 不论熔透控制还是焊缝跟踪 ,都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数 .在小电流脉冲 TIG焊接试验条件下 ,为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据 ,提出了一套方法 ,包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线提取焊缝背面熔宽的摄影测量法 ,并采用 C+ +语言开发了相应的软件 .试验证明 。 展开更多

关键词 焊接熔池 几何参数 背面熔宽

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等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟 被引量：11

4

作者 李力 胡绳荪 +1 位作者 殷凤良 马立 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1260-1264,共5页

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型,以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况.综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变... 建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型,以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况.综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化/凝固相变潜热等对熔池温度场的影响.采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析,利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型,得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况.模拟结果表明,随焊接电流的增大和焊接速度的减小,熔池体积增加,熔宽和热影响区都增大.试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性. 展开更多

关键词 等离子弧焊 焊接熔池 温度场 蔓维数值模拟

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焊接熔池快速凝固过程的微观组织演化数值模拟 被引量：11

5

作者 张敏 汪强 +1 位作者 李继红 李琳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1-4,28,共5页

基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,... 基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,焊接熔池在快速冷却凝固过程中,溶质再分配与扩散明显;柱状晶向等轴晶转变时,熔池中心等轴晶凝固排出的溶质使柱状晶尖端浓度急剧升高,抑制了柱状晶的生长;冷却速度越大,柱状晶越容易向等轴晶转变,且转变所需时间越短. 展开更多

关键词 焊接熔池 元胞自动机 转变 快冷速率

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镍基合金焊接熔池凝固组织模拟 被引量：12

6

作者 董志波 马瑞 +2 位作者 王勇 占小红 魏艳红 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期27-30,共4页

对原有元胞自动机中网格的捕获规则进行修正,完善了"对角线模拟角度"法则,并用其成功地模拟了镍基合金熔池凝固过程枝晶生长以及晶界偏析情况.结果表明,在焊接熔池凝固过程中,不同取向的晶粒之间存在着激烈的竞争生长.结晶取... 对原有元胞自动机中网格的捕获规则进行修正,完善了"对角线模拟角度"法则,并用其成功地模拟了镍基合金熔池凝固过程枝晶生长以及晶界偏析情况.结果表明,在焊接熔池凝固过程中,不同取向的晶粒之间存在着激烈的竞争生长.结晶取向与温度梯度最大的方向相一致的晶粒生长速度快,将其它取向的晶粒淘汰,在竞争中能够持续生长.同时,在枝晶与枝晶、枝晶臂与枝晶臂之间的残余液相中,存在溶质堆积现象,在凝固过程结束后,形成了严重的晶界偏析. 展开更多

关键词 焊接熔池 枝晶生长 联生结晶 元胞自动机法

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焊接熔池凝固过程组织演变模拟 被引量：9

7

作者 李玉斌 蒙大桥 +1 位作者 刘柯钊 谢志强 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期57-60,64,共5页

以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结... 以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结晶的影响因素,模拟了焊接熔池组织形成过程.结果表明,CAMC模型能够定量地描述熔池晶粒数目、尺寸和形貌演变,可以较准确地反映焊接熔池微观组织结构和熔池凝固过程中晶粒择优生长、柱状晶向等轴晶转换等物理机制. 展开更多

关键词 焊接熔池 晶粒生长 数值模拟 元胞自动机 CAMC模型

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外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型 被引量：8

8

作者 罗键 贾昌申 +1 位作者 王雅生 薛锦 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期660-663,共4页

在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场... 在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场 GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式 ,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型 .该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用 ,使之更能接近外加纵向磁场 GTAW焊接的实际 。 展开更多

关键词 惰性气体保护钨极电弧焊 纵向磁场 焊接熔池 数学模型

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GTA焊接熔池特性的数值模拟 被引量：10

9

作者 张瑞华 樊丁 杜华云 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第5期21-23,共3页

以GTA焊接熔池为研究对象,建立了304不锈钢材料的移动GTA焊接过程的数学模型,模型中考虑了电磁力、浮力和表面张力.利用大型通用商业软件Phoenics3.4进行数值模拟.通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,... 以GTA焊接熔池为研究对象,建立了304不锈钢材料的移动GTA焊接过程的数学模型,模型中考虑了电磁力、浮力和表面张力.利用大型通用商业软件Phoenics3.4进行数值模拟.通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入Darcy源项,由此建立统一的液固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程.应用该模型计算了不锈钢GTA焊接过程中的熔池形状、工件的温度场和熔池的流场,熔池形状计算结果与实际焊接结果吻合. 展开更多

关键词 焊接熔池 焊接过程 304不锈钢 凝固过程 工件 钢材料 模型计算 热焓 求解

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灰度形态学提取焊接熔池图像边缘技术 被引量：10

10

作者 郑相锋 王庆 牛晓光 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期105-108,共4页

在由CCD捕获的CO2焊接熔池图像中,存在着大量的点状噪声和线状噪声,要精确地检测出熔池图像的边缘比较困难。采用基于数学形态学理论中的灰度形态学数字图像处理技术,结合焊接熔池图像自身的特点,借助灰度图像二值化取阈值法中的矩量保... 在由CCD捕获的CO2焊接熔池图像中,存在着大量的点状噪声和线状噪声,要精确地检测出熔池图像的边缘比较困难。采用基于数学形态学理论中的灰度形态学数字图像处理技术,结合焊接熔池图像自身的特点,借助灰度图像二值化取阈值法中的矩量保持法确定结构元素值的大小,通过合理设计形态学滤波器形状和运算顺序,成功地提取出了焊接熔池图像的边缘,通过比较,新的图像处理算法的处理效果非常明显,对后续的焊接质量控制和焊缝跟踪工作提供了非常有用的熔池信息。 展开更多

关键词 焊接熔池 图像处理 边缘提取 灰度形态学 CO2焊接

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电弧力对TIG焊接熔池液面形态影响的数值模拟 被引量：4

11

作者 刘伟 何景山 +1 位作者 吴庆生 张秉刚 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期69-71,76,共4页

在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响。得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随... 在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响。得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随电弧力大小变化的规律。结果表明,在熔池形状一定时(正面、背面熔化区域半径和板厚一定),电弧力的作用深度增加会引起熔池上、下液面和固液面的表面积均增加,其中电弧力的大小对TIG焊接熔池的上液面影响程度大于下液面。这些分析结果为探讨TIG焊接熔池的各类问题提供了基础。 展开更多

关键词 TIG焊接熔池 电弧力 液面形态 数值模拟

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基于VC++与Matlab混合编程的焊接熔池图像处理 被引量：3

12

作者 范芳蕾 李亮玉 +2 位作者 周鑫 姜海珍 岳建峰 《天津工业大学学报》 CAS 2007年第4期51-53,共3页

针对GMAW堆焊熔池图像的特点,选择Matlab引擎,利用Matlab图像处理工具箱的功能,实现VC++与Matlab混合编程,设计了图像处理算法.试验结果表明,与经典算法相比,该算法快速有效,抗干扰能力强,能够提取有效的熔池边缘.

关键词 混合编程 MATLAB引擎 焊接熔池 图像处理 熔化极气体保护焊

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Ni-Cr二元合金焊接熔池中柱状枝晶生长模拟 被引量：3

13

作者 占小红 董志波 +1 位作者 魏艳红 王勇 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1431-1436,共6页

通过构建元胞自动机与有限差分耦合的CA-FD(cellular automaton-finite difference)模型,实现Ni-Cr二元合金焊接熔池柱状枝晶生长过程的模拟,研究熔池边缘柱状晶的生长过程以及该过程中的溶质浓度分布形态。模拟结果再现了焊接熔池中二... 通过构建元胞自动机与有限差分耦合的CA-FD(cellular automaton-finite difference)模型,实现Ni-Cr二元合金焊接熔池柱状枝晶生长过程的模拟,研究熔池边缘柱状晶的生长过程以及该过程中的溶质浓度分布形态。模拟结果再现了焊接熔池中二次、三次枝晶的生长,枝晶间的竞争生长以及晶界偏析等微观现象。基于模拟结果深入分析了焊接熔池中枝晶生长的特点,同时对溶质浓度场进行了定量分析。对模拟结果的分析表明,焊接熔池中枝晶间竞争生长激烈,枝晶形态复杂,枝晶偏析和晶界偏析显著。 展开更多

关键词 Ni-Cr二元合金 柱状枝晶 焊接熔池 元胞自动机 数值模拟

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外加纵向磁场移动焊接熔池流场和传热耦合分析 被引量：2

14

作者 李永兵 王雅生 +1 位作者 陈关龙 林忠钦 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期483-487,共5页

建立了外加纵向磁场移动(GasTungstenArcWelding,简称GTAW)三维熔池中的电磁场、流场与热场的数学模型,利用AN SYS软件所提供的多耦合场分析功能,对熔池中电流密度与通电线圈产生的磁场分布,以及外加纵向磁场作用下移动GTAW三维熔池的... 建立了外加纵向磁场移动(GasTungstenArcWelding,简称GTAW)三维熔池中的电磁场、流场与热场的数学模型,利用AN SYS软件所提供的多耦合场分析功能,对熔池中电流密度与通电线圈产生的磁场分布,以及外加纵向磁场作用下移动GTAW三维熔池的流场与热场进行了研究.研究发现,熔池中的电流密度在熔池中心以外的某一环形区域达到最大值,空心圆柱线圈产生的磁场可以近似为纵向磁场,而且在外加纵向磁场作用下,焊接熔池液态金属做高速旋转运动(0 23m/s),可使熔池呈现"宽而浅"的形状. 展开更多

关键词 纵向磁场 焊接熔池 流体流动 传热

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基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测 被引量：2

15

作者 张为民 王国荣 +1 位作者 石永华 李鹤喜 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期33-36,114-115,共6页

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法。将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图... 直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法。将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度。结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高。当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内。 展开更多

关键词 水下焊接 焊接熔池宽度 条纹结构光 图像处理

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铝合金焊接熔池图象传感器 被引量：3

16

作者 王建军 林涛 +1 位作者 陈善本 杨士勤 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第10期14-16,共3页

采用图象处理与模式识别的方法对铝合金的焊接质量进行智能控制还没有成功 ,因为铝合金表面不同于其它黑色金属 ,铝合金表面反射全波段的可见光 ,熔池与周围金属的灰度对比度极弱 ,在焊接电流较大时弧光强烈 ,弧光以及熔池周围金属的反... 采用图象处理与模式识别的方法对铝合金的焊接质量进行智能控制还没有成功 ,因为铝合金表面不同于其它黑色金属 ,铝合金表面反射全波段的可见光 ,熔池与周围金属的灰度对比度极弱 ,在焊接电流较大时弧光强烈 ,弧光以及熔池周围金属的反射光足以掩盖熔池 ,普通的光学传感器无法在上述苛刻条件下取得铝合金焊接熔池区域的图象。通过光谱分析 ,可以设计全新的光学传感器 ,利用普通工业CCD摄像机获得清晰的铝合金焊接熔池区域图象 。 展开更多

关键词 铝合金 图象传感器 焊接熔池

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Fe-C合金焊接熔池凝固过程CET转变的数值模拟 被引量：2

17

作者 张敏 徐蔼彦 +1 位作者 汪强 李露露 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期5-8,54,共5页

基于元胞自动机方法建立了枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟了Fe-C合金焊接熔池凝固期间柱状晶向等轴晶(CET)转变过程中枝晶生长形貌与溶质浓度分布状况.模拟过程主要考虑不同扰动振幅和冷却速率对柱状晶向等轴晶转变的影响.结果表明... 基于元胞自动机方法建立了枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟了Fe-C合金焊接熔池凝固期间柱状晶向等轴晶(CET)转变过程中枝晶生长形貌与溶质浓度分布状况.模拟过程主要考虑不同扰动振幅和冷却速率对柱状晶向等轴晶转变的影响.结果表明,随着时间步长增大,晶粒数逐渐增多,最终趋于稳定值;当冷却速率增加时,生长速度增大,枝晶生长的越充分,显微偏析越严重,而CET转变所需时间越短;当扰动振幅增大时,一次枝晶生长的越细,二次、三次枝晶竞争越激烈. 展开更多

关键词 FE-C合金 焊接熔池 枝晶形貌 溶质浓度

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图像技术在焊接熔池特征参数提取中的研究进展及发展趋势 被引量：2

18

作者 李梦醒 吴毅雄 +1 位作者 蔡艳 孙大为 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2010年第21期142-145,共4页

综合论述了国内外焊接熔池的图像采集方法及其图像处理算法的研究现状,介绍了各种方法的原理及适用性,并比较了其优缺点,对图像技术应用于焊接熔池特征参数提取的发展前景及趋势进行了展望。

关键词 焊接熔池 图像采集 图像处理 发展趋势

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GMAW焊接熔池的流场及其对熔池形状的影响 被引量：2

19

作者 孙俊生 魏星 李宁洋 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 1999年第4期82-85,86,共5页

采用数值分析方法研究了ＧＭＡＷ 焊接熔滴为滴状、射流过渡时焊接熔池的流场，分析了流场对熔池形状的影响．实验表明，焊缝尺寸的计算值和实测值吻合良好，建立的数值分析模型可精确地模拟ＧＭＡＷ 焊接熔池的流场，这对控制焊缝成形... 采用数值分析方法研究了ＧＭＡＷ 焊接熔滴为滴状、射流过渡时焊接熔池的流场，分析了流场对熔池形状的影响．实验表明，焊缝尺寸的计算值和实测值吻合良好，建立的数值分析模型可精确地模拟ＧＭＡＷ 焊接熔池的流场，这对控制焊缝成形，提高焊接质量具有重要意义． 展开更多

关键词 GMAW 流场 熔池形状 焊接熔池 数值分析模型

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ULCB钢焊接熔池CET转变数值模拟研究 被引量：1

20

作者 惠媛媛 张敏 +1 位作者 李杰 周玉兰 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期71-74,共4页

基于元胞自动机法和有限差分法(CA-FD)建立ULCB钢熔池凝固枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟ULCB钢埋弧焊对接接头熔池凝固时,初生柱状晶结晶转变为次生等轴晶结晶过程中的枝晶生长与溶质浓度的变化。结果表明:焊接熔池凝固开始时,初... 基于元胞自动机法和有限差分法(CA-FD)建立ULCB钢熔池凝固枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟ULCB钢埋弧焊对接接头熔池凝固时,初生柱状晶结晶转变为次生等轴晶结晶过程中的枝晶生长与溶质浓度的变化。结果表明:焊接熔池凝固开始时,初生柱状晶间竞争生长激烈,主干枝晶长大方向同于温度梯度较大的方向,且生长速度较快;其他方向受抑制较严重,但在竞争中慢速持续生长;同时,在初生枝晶与初生枝晶臂之间、初生柱状晶与次生等轴晶之间的残余液相中,溶质积累,凝固过程结束后形成严重的枝晶偏析。 展开更多

关键词 ULCB钢 焊接熔池 枝晶生长 溶质浓度 数值模拟

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