基于动网格技术的CMT-WAAM熔池温度场与流场数值模拟

1

作者 申俊琦 张帆 +1 位作者 胡绳荪 耿辉 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第2期147-156,共10页

针对基于冷金属过渡(CMT)技术的镁合金摆动电弧增材制造(WAAM)过程,采用流体体积(VOF)法和动网格(DM)技术建立了分别考虑熔滴和熔池受力情况的三维瞬态数值模型,研究了熔滴过渡和熔池流动过程中的温度场和速度场变化.结果表明,相应试验... 针对基于冷金属过渡(CMT)技术的镁合金摆动电弧增材制造(WAAM)过程,采用流体体积(VOF)法和动网格(DM)技术建立了分别考虑熔滴和熔池受力情况的三维瞬态数值模型,研究了熔滴过渡和熔池流动过程中的温度场和速度场变化.结果表明,相应试验结果验证了所建立数值模型的有效性,熔池和熔滴尺寸参数模拟的误差均在10%之内.在CMT-WAAM开始阶段,基板表面和焊丝在电弧热作用下熔化分别形成熔池和熔滴.在焊丝向熔池送进过程中,熔滴不断长大,并在表面张力作用下长成球形.熔滴金属的热量主要通过热传导的形式向熔池传递,熔池最高温度随着熔滴金属的过渡而升高,熔池最高温度可达2100.0K;随着焊丝的回抽,熔池最高温度降低至1763.6K.随着焊丝向熔池送进,熔滴的最大速度从1.87 m/s逐渐减小到1.07 m/s,而熔池的最大速度仅为0.87 m/s.当熔滴金属前端与熔池发生接触后,液态金属的最大速度可达到4.21 m/s;随着焊丝的机械回抽,液态金属的最大速度在1.69~4.90 m/s范围内波动.当熔滴与熔池接触发生短路时,熔滴金属从熔池表面流向熔池底部和熔池两侧,增强了对熔池底部和熔池两侧的搅拌作用,使得熔池体积增加;当熔滴从焊丝端部脱离后,熔池中液态金属从熔池底部流向熔池表面和熔池两侧,熔池温度和流体速度随之降低,从而减缓了熔池体积的增加.此外,熔池自由表面在摆动电弧作用下呈现波浪式变形. 展开更多

关键词 动网格 电弧增材制造 熔滴过渡 熔池流动 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于熔池动态形变知识增强的GTAW熔透状态预测

2

作者 洪宇翔 谢乡志 +2 位作者 何星星 都东 常保华 《焊接学报》 北大核心 2025年第5期26-34,41,共10页

为了实现对焊接熔透状态的在线监测,保障焊缝质量并推动机器人智能化技术发展,提出了一种熔池动态形变知识增强的钨极惰性气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)熔透状态预测方法.采用高速高动态范围工业相机获取熔池图像,利用Deep... 为了实现对焊接熔透状态的在线监测,保障焊缝质量并推动机器人智能化技术发展,提出了一种熔池动态形变知识增强的钨极惰性气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)熔透状态预测方法.采用高速高动态范围工业相机获取熔池图像,利用DeepLabv3+语义分割模型进行熔池动态分割以精准地获取熔池区域,在此基础上进行多帧熔池轮廓图像融合,以描述熔池在焊接过程中的动态形变.将融合后熔池轮廓图像和原始熔池图像合成输入CNN,学习同一位置熔池轮廓像素变化,指导CNN预测熔透状态.结果表明,基于熔池动态形变知识增强的CNN能够准确识别部分熔透、适度熔透和过度熔透三种典型焊缝状态,分类准确率可达到97.1%,单帧预测时间0.86 ms.与未融合熔池动态形变专家知识的深度学习方法相比,该方法在少样本数据情况下表现出更高的鲁棒性和准确率. 展开更多

关键词 焊接质量监测 钨极惰性气体保护焊 知识增强 熔池动态分割 图像融合

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法 被引量：2

3

作者 胡继涛 马晓锋 +2 位作者 赵荣丽 刘海生 王中任 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第1期126-134,共9页

为了准确快速地提取焊接过程中的熔池图像,提出一种轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法。首先,将DeepLabV3+的主干网络由Xception替换为优化后的MobileNetV2网络以减少模型参数量。其次,引入坐标注意力(CA)机制,提高模型对熔... 为了准确快速地提取焊接过程中的熔池图像,提出一种轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法。首先,将DeepLabV3+的主干网络由Xception替换为优化后的MobileNetV2网络以减少模型参数量。其次,引入坐标注意力(CA)机制,提高模型对熔池图像的提取能力。最后,利用迁移学习的训练方法,解决熔池样本稀缺的问题,并提升模型的精度和泛化能力。实验结果表明,改进后的模型在熔池数据集下平均交并比(MIoU)为94.65%,平均像素精度(MPA)为96.67%,单张图片推理时间为11.09 ms,模型参数量为5.81 M。与SegNet、PSPNet、UNet和DeepLabV3+等经典网络相比,改进后算法的模型参数量小,单图推理时间较短,且保持较高的平均交并比,能够更好地平衡图像分割精度和实时性。 展开更多

关键词 语义分割 DeepLabV3+ 轻量级 熔池

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于注意力机制和迁移学习的弧焊熔池图像识别

4

作者 洪宇翔 应其洛 +2 位作者 林凯 王开明 王瑶祺 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期94-102,共9页

焊接过程中受复杂时变干扰和工艺条件变化的影响,熔池边界特征易模糊、尺度信息复杂多变,对熔池区域的准确识别与鲁棒分割造成极大困难.文中提出一种结合注意力机制和迁移学习的熔池图像识别方法,首先,在UNet下采样过程中添加残差模块(r... 焊接过程中受复杂时变干扰和工艺条件变化的影响,熔池边界特征易模糊、尺度信息复杂多变,对熔池区域的准确识别与鲁棒分割造成极大困难.文中提出一种结合注意力机制和迁移学习的熔池图像识别方法,首先,在UNet下采样过程中添加残差模块(residual block,RB)提取多尺度的低级特征,并在下采样和上采样过程中引入坐标注意力模块(coordinate attention block,CAB),提高有效区域的特征权重.其次,在Pascal VOC2012预训练好的深度卷积神经网络迁移到UNet网络中,实现特征迁移和参数共享,以缓解训练效果过度依赖数据集.文中提出的TL-RCUNet网络在未曾训练的MAG和TIG跨工艺数据集上进行测试,取得了良好的识别效果,平均交并比(mean intersection over union,MIoU)分别达到96.21%和79.55%,比经典语义分割网络分别高出约15%和25%.为解决现有语义分割方法依赖于大量训练样本和需要专家经验进行像素级别标注的问题提供了可行方案. 展开更多

关键词 语义分割 熔池图像 迁移学习 注意力机制 残差网络

在线阅读 下载PDF 职称材料

选区激光熔化过程熔池缺陷的形成机理研究

5

作者 周翔 江五贵 +2 位作者 李琦 陈韬 彭杰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期816-821,850,共7页

采用三维高保真计算流体动力学模型,研究了镍基高温合金GH4169在SLM过程中的熔池流动和缺陷形成过程,揭示了剥蚀和球化等缺陷的形成机理。结果表明,熔池的驱动力主要为马兰戈尼力和表面张力,马兰戈尼力促使熔池由内而外流动,而表面张力... 采用三维高保真计算流体动力学模型,研究了镍基高温合金GH4169在SLM过程中的熔池流动和缺陷形成过程,揭示了剥蚀和球化等缺陷的形成机理。结果表明,熔池的驱动力主要为马兰戈尼力和表面张力,马兰戈尼力促使熔池由内而外流动,而表面张力导致熔池由外向内流动。剥蚀现象一般出现在熔池附近,当剥蚀区域较小时,剥蚀呈周期性出现和消失。而当剥蚀区域较大时,少量的熔融液体无法填充大区域的剥蚀,导致表面质量退化。当熔池的长深比小于3.4时,在高温区(马兰戈尼力为主要驱动力)与低温区(表面张力为主要驱动力)的交界处更容易发生球化现象。研究成果有助于指导工艺优化提升选区激光熔化成形件的表面质量。 展开更多

关键词 选区激光熔化 计算流体动力学 镍基高温合金 熔池缺陷 表面质量

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种“绿电”熔盐储能系统的建模与动态特性研究 被引量：4

6

作者 李应保 罗润洪 黄杰 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期455-461,共7页

提出一种“绿电”熔盐储能系统,同时对熔盐储热系统的关键设备进行了机理模型分析,并进行了数学模型辨识实验和动态特性分析。结果表明:熔盐储热系统普遍具有大惯性的特点,通过设计多级加热和换热装置可以有效控制熔盐系统中熔盐和蒸汽... 提出一种“绿电”熔盐储能系统,同时对熔盐储热系统的关键设备进行了机理模型分析,并进行了数学模型辨识实验和动态特性分析。结果表明:熔盐储热系统普遍具有大惯性的特点,通过设计多级加热和换热装置可以有效控制熔盐系统中熔盐和蒸汽的温度、流量和压力等参数的变化,提高供热蒸汽的品质,保证整套系统的运行稳定性,满足工业现场供热与发电需求。 展开更多

关键词 熔盐储能 绿电 电网谷段 机理模型 动态特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进CLAHE算法的复杂场景下熔池轮廓分割 被引量：1

7

作者 朱心愿 曾俊冬 +1 位作者 宋小军 毛月 《热加工工艺》 北大核心 2024年第13期62-67,74,共7页

针对包含钨极、送丝杆、金属氧化物等多要素的复杂场景下熔池图像对比度较低、干扰区域过多,致使熔池轮廓难以分割的问题,本文将CLAHE(限制对比度自适应直方图均衡化)算法应用到熔池图像处理领域。首先对图像去噪,然后采用一种基于改进C... 针对包含钨极、送丝杆、金属氧化物等多要素的复杂场景下熔池图像对比度较低、干扰区域过多,致使熔池轮廓难以分割的问题,本文将CLAHE(限制对比度自适应直方图均衡化)算法应用到熔池图像处理领域。首先对图像去噪,然后采用一种基于改进CLAHE算法的熔池图像分割算法对图像进行增强处理,然后利用Otsu算法对增强后的图像进行分割。该改进CLAHE算法方法结合了CLAHE算法和伽马校正,克服了原始图像对比度低,干扰区域多的缺陷。随机选取了3幅复杂场景下的熔池图像进行了处理,并与其他算法进行对比。结果表明,本文所提算法在增强效果和分割效果上均有明显提升,不仅改善了熔池边缘对比度,还抑制了干扰区域,提高了熔池轮廓分割的准确性和完整性,有助于自动焊精确识别熔池边缘,防止出现咬边,确保焊接质量。 展开更多

关键词 复杂场景 图像增强 CLAHE算法 熔池轮廓分割

在线阅读 下载PDF 职称材料

AgSnO_2触头材料电弧侵蚀特征的分子动力学模拟 被引量：11

8

作者 于杰 陈敬超 +3 位作者 周晓龙 叶未 邹妤 刘方方 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期8-12,共5页

研究电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的AgSnO2电接触材料的熔池行为进行模拟。结果表明:根据起弧时的物相所构建的模型,能够准确地模拟熔池特征,熔池内部物质运动和存在状态是决... 研究电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的AgSnO2电接触材料的熔池行为进行模拟。结果表明:根据起弧时的物相所构建的模型,能够准确地模拟熔池特征,熔池内部物质运动和存在状态是决定耐电弧侵蚀的关键因素。可通过增加反应合成AgSnO2电接触材料与基体浸润的氧化物组分,以及氧化物发生物态变化、化学分解过程来达到熄弧的目的。 展开更多

关键词 AgSnO2电接触材料 电弧侵蚀 分子动力学 熔池

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属电弧增材成形控制关键技术及研究现状 被引量：11

9

作者 石玗 朱珍文 +1 位作者 张刚 李璐鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期131-138,共8页

金属电弧增材制造是一种高效、低成本的快速净成形工艺,非常适合大尺寸金属零部件的整体成形制造。但电弧增材过程中热积累、散热边界条件及沉积层表面状态等非平衡时变使得成形件尺寸精度较低,直接影响沉积件的工程化应用。为此,本文... 金属电弧增材制造是一种高效、低成本的快速净成形工艺,非常适合大尺寸金属零部件的整体成形制造。但电弧增材过程中热积累、散热边界条件及沉积层表面状态等非平衡时变使得成形件尺寸精度较低,直接影响沉积件的工程化应用。为此,本文以电弧增材成形过程稳定性控制为考察对象,详细调研分析了国内外相关研究机构的研究成果与技术优势,归纳总结了通过提高电弧增材成形过程稳定性来提高尺寸精度和表面质量需解决的关键科学技术问题,并讨论了以控制电弧增材成形过程稳定性提升成形精度的研究发展方向,以期为电弧增材过程稳定性调控和提高成形尺寸精度提供参考。 展开更多

关键词 丝材电弧增材制造 近净成形 熔池动态行为 稳定性控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

熔滴填充位置对激光焊接熔池动态行为的影响 被引量：1

10

作者 彭进 王星星 +2 位作者 许红巧 杨嘉佳 张芙蓉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期197-204,共8页

借助熔滴作用下的三维瞬态激光焊接热-流耦合有限元模型,对不同的熔滴填充位置下熔滴进入熔池过程的匙孔三维形貌、熔池金属流动特性进行研究。数值模拟计算结果表明,熔滴填充位置对激光焊接过程中匙孔三维形貌及熔池液态金属的流动行... 借助熔滴作用下的三维瞬态激光焊接热-流耦合有限元模型,对不同的熔滴填充位置下熔滴进入熔池过程的匙孔三维形貌、熔池金属流动特性进行研究。数值模拟计算结果表明,熔滴填充位置对激光焊接过程中匙孔三维形貌及熔池液态金属的流动行为的影响较大。当熔滴填充位置由0.5 mm增大到1.8 mm时,对匙孔三维形貌变化的影响减弱,熔池内部挤压匙孔前壁和后壁驱使匙孔闭合的流动趋势减弱而维持匙孔壁张开的流动趋势增强,匙孔底部液态金属流动速度的波动幅度减弱。 展开更多

关键词 熔滴 激光焊接 填充位置 匙孔 熔池动态行为

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于机器视觉的激光熔覆熔池形貌监测 被引量：3

11

作者 李明 杜茂华 +3 位作者 曹立超 刘晓光 程韬波 陈立佳 《工具技术》 北大核心 2023年第11期131-137,共7页

为了研究激光熔覆过程中熔池形貌的变化,搭建了激光熔覆熔池在线监测系统。采用COMS相机与激光设备同轴装配的方式获取熔池图像,在分析熔池灰度直方图分布的基础上,采用三角阈值分割的自适应阈值分割法对熔池图像进行二值化,通过Canny... 为了研究激光熔覆过程中熔池形貌的变化,搭建了激光熔覆熔池在线监测系统。采用COMS相机与激光设备同轴装配的方式获取熔池图像,在分析熔池灰度直方图分布的基础上,采用三角阈值分割的自适应阈值分割法对熔池图像进行二值化,通过Canny算子检索出熔池图像的边缘,利用最小外接矩形算法获取熔池区域的长和宽。以45钢为基体、420不锈钢为熔覆粉末进行9组单道熔覆正交实验。实验结果显示,在该监测系统下测得的熔池宽度与电子显微镜下测量的实际熔覆宽度平均误差为4.5%,验证了该视觉监测系统的有效性。对监测系统下得到的熔池宽度进行极差分析,结果表明:激光功率对熔池宽度的影响最大,其次是扫描速度,最后是送粉速率;熔池宽度随激光功率的增大而增大,随扫描速度和送粉速率增大而减小。利用该监测系统获取的熔池信息与变化规律可作为激光熔覆实时控制的参考变量,为激光熔覆实现闭环控制奠定基础。 展开更多

关键词 同轴COMS相机 三角阈值分割 CANNY边缘检测 最小外接矩形 熔池监控系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于空洞卷积与动态多核融合池化的裂缝检测 被引量：5

12

作者 杨秋媛 李宁 +2 位作者 石林 庄丽华 徐守坤 《计算机工程与设计》 北大核心 2022年第12期3529-3537,共9页

针对现有裂缝检测方法在裂缝拓扑结构复杂、前后景像素不协调情况下产生的检测精度低的问题,提出一种基于空洞卷积和动态多核融合池化的裂缝检测方法。采用编、解码结构,编码器阶段插入空洞卷积,能够更大限度保留裂缝的细节与结构信息;... 针对现有裂缝检测方法在裂缝拓扑结构复杂、前后景像素不协调情况下产生的检测精度低的问题,提出一种基于空洞卷积和动态多核融合池化的裂缝检测方法。采用编、解码结构,编码器阶段插入空洞卷积,能够更大限度保留裂缝的细节与结构信息;解码器阶段引入动态多核融合池化模块,以更高效获得不同尺寸的裂缝信息。在自制数据集与公共数据集CRACK500上分别进行实验,并与其它算法进行比较,实验结果表明,该算法能更加精细化分割出细小的裂缝,有效提高裂缝检测精度。 展开更多

关键词 图像分割 裂缝检测 编解码网络结构 空洞卷积 动态多核融合池化模块

在线阅读 下载PDF 职称材料

功率分布对5A06铝合金激光摆动焊接熔池动态行为的影响 被引量：2

13

作者 庞博文 崔江梅 +4 位作者 周乃迅 柯文超 陈龙 敖三三 曾志 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期23-30,I0004,共9页

以5A06铝合金锁底对接焊缝为研究对象,在激光束摆动的基础上引入一种沿正弦摆动路径分布的激光功率(功率分布),实现功率相对于摆动路径的动态调控.基于FLUENT有限元软件,建立激光摆动焊接过程的流体动力学模型,研究光斑摆动与功率分布... 以5A06铝合金锁底对接焊缝为研究对象,在激光束摆动的基础上引入一种沿正弦摆动路径分布的激光功率(功率分布),实现功率相对于摆动路径的动态调控.基于FLUENT有限元软件,建立激光摆动焊接过程的流体动力学模型,研究光斑摆动与功率分布对焊缝成形的影响机制,模拟对比了施加等功率与功率分布2种工艺下的焊缝截面形貌、熔池动态行为及气孔形成过程.结果表明,与等功率焊接相比,施加功率分布焊缝成形更优,未出现咬边和烧穿等缺陷;由于功率分布的特点,有效缓和了熔池的平均流速,熔融金属呈现更为稳定的流动行为,进一步提高了匙孔的稳定性,并获得了深宽比较小的匙孔,有效降低了焊缝的孔隙率(0.9%). 展开更多

关键词 激光摆动焊接 功率分布 流体动力学 熔池动态行为

在线阅读 下载PDF 职称材料

空间多位置摆动激光填丝焊接熔池动态行为及焊缝成形 被引量：4

14

作者 李军兆 孙清洁 +3 位作者 张清华 刘一搏 甄祖阳 康克新 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期35-39,61,I0003,共7页

以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象,在摆动激光焊接研究基础上,对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究,分析焊接熔池动态特征,优化各位置区间工艺参数,进而实现管道全位置激光焊接.结果表明,摆动激光束周期性的作用于填... 以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象,在摆动激光焊接研究基础上,对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究,分析焊接熔池动态特征,优化各位置区间工艺参数,进而实现管道全位置激光焊接.结果表明,摆动激光束周期性的作用于填充焊丝,产生的反冲压力能够促进熔滴过渡,使得焊丝始终以"液桥"形式向熔池过渡;同时摆动激光增强了熔融金属侧向流趋势,提高熔池界面表面张力,削弱空间多位置下重力对熔池形貌的影响,保证各空间位置熔池均能稳定存在,焊缝成形连续均匀. 展开更多

关键词 空间多位置焊接 激光焊接 熔池动态行为 焊缝成形

在线阅读 下载PDF 职称材料

电子束扫描横焊薄铌板的熔池动力学行为 被引量：3

15

作者 房玉超 杨子酉 +2 位作者 丁睿 董书雷 何景山 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期68-74,I0008,I0009,共9页

在电子束焊接过程中,金属液体蒸发的反冲压力、表面张力、重力等驱动力共同作用于熔池,对焊缝成形有显著影响.在扫描横焊的情况下,电子束作用范围的扫描摆动和重力方向的旋转使熔池的动力学行为变得更复杂.采用试验和数值计算方法对电... 在电子束焊接过程中,金属液体蒸发的反冲压力、表面张力、重力等驱动力共同作用于熔池,对焊缝成形有显著影响.在扫描横焊的情况下,电子束作用范围的扫描摆动和重力方向的旋转使熔池的动力学行为变得更复杂.采用试验和数值计算方法对电子束扫描横焊薄铌板的熔池形态和凝固后熔合区形貌进行研究,数值模拟得到的熔池形态和熔合区形状与试验结果吻合.熔池流场分析结果表明,半熔透熔池的驱动力主要为液态金属蒸发引发的反冲压力;全熔透熔池的上表面Marangoni流动占主导,表面张力与反冲压力共同作为熔池流动的驱动力;重力与焊接扫描共同作用使得熔池两侧的质量分布和流场分布不对称,造成了焊缝两侧熔合线的不对称. 展开更多

关键词 电子束扫描焊 横焊 反冲压力 熔池动力学 铌

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属增材制造过程熔池动态监测研究综述 被引量：3

16

作者 王奉涛 杨守华 +3 位作者 吕秉华 彭世通 郭嘉楠 赵永杰 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2245-2259,共15页

金属增材制造技术是近年来信息技术、新材料技术与制造技术等多学科融合发展的先进制造技术之一,然而,制件质量稳定性差和工艺可重复性低等缺点限制了该技术的广泛应用。其主要原因是金属增材制造过程是一个复杂的多物理场耦合的动态过... 金属增材制造技术是近年来信息技术、新材料技术与制造技术等多学科融合发展的先进制造技术之一,然而,制件质量稳定性差和工艺可重复性低等缺点限制了该技术的广泛应用。其主要原因是金属增材制造过程是一个复杂的多物理场耦合的动态过程,而熔池作为重要载体包含着丰富的过程特征信息。熔池动态特征信息与制件质量和工艺可重复性密切相关,因此监测熔池动态能够为提高制件质量和工艺可重复性提供有力的数据支撑。通过对该领域文献的调研,总结了金属增材制造过程中熔池温度和形貌动态监测技术的研究现状,分析了现有技术存在的问题,展望了未来金属增材制造过程动态监测的研究方向和技术方法。 展开更多

关键词 金属增材制造 动态监测 熔池温度 熔池形貌

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光熔覆的数值模型研究进展 被引量：7

17

作者 卢彩彬 李新梅 赵海洋 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第10期1151-1157,共7页

针对激光熔覆工艺参数选择及数值模型建立的问题,对激光熔覆各个阶段的数值模型进行了研究。对主要过程中的粉末流体动力学模型、熔池模型和熔覆层模型的建立进行了归纳,提出了考虑不同因素条件下各个模型的发展进程,利用激光熔覆过程... 针对激光熔覆工艺参数选择及数值模型建立的问题,对激光熔覆各个阶段的数值模型进行了研究。对主要过程中的粉末流体动力学模型、熔池模型和熔覆层模型的建立进行了归纳,提出了考虑不同因素条件下各个模型的发展进程,利用激光熔覆过程各个阶段之间的作用关系,在输入、输出参数和输出精度上对熔覆层及其性能进行了评价分析。研究结果表明:各个阶段的数值模型都需要在选择合适的工艺参数和考虑综合因素下建立稳定的模型,可为激光熔覆实验研究和后续相关模型以及预置粉末系统的数值模型研究提供参考依据;该结果对激光熔覆过程中缺陷的在线检测具有一定的实用意义。 展开更多

关键词 激光熔覆 数值模型 粉末流体动力学模型 熔池模型 熔覆层模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SPH方法的焊接熔池流体动力学仿真研究 被引量：3

18

作者 谢本凯 周强 +1 位作者 李琴 林睿浚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1711-1718,共8页

在虚拟焊接训练设备的开发中,焊缝成形的实时交互仿真是其开发的关键技术。本文研究了现阶段的焊缝成形仿真方法,针对二氧化碳气体保护焊焊缝成形仿真过程中的计算时间长及无流体运动感等问题,提出了一种基于光滑粒子流体动力学法的焊... 在虚拟焊接训练设备的开发中,焊缝成形的实时交互仿真是其开发的关键技术。本文研究了现阶段的焊缝成形仿真方法,针对二氧化碳气体保护焊焊缝成形仿真过程中的计算时间长及无流体运动感等问题,提出了一种基于光滑粒子流体动力学法的焊缝成形仿真方法。该方法中包含有温度场计算,可计算流体离散化后粒子的温度,并根据流体粒子的温度对粒子的更新步长进行修改,可实现流体粒子从运动状态至静止状态的转化,从而模拟出焊接过程中熔池凝固的过程。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学 焊缝成形 熔池凝固 计算流体力学仿真 有限差分法

在线阅读 下载PDF 职称材料

粉末激光熔覆熔池行为的视觉监测与特征提取 被引量：6

19

作者 董方煜 陈永雄 +2 位作者 孔令超 梁秀兵 王开心 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期197-204,共8页

熔池监测是激光熔覆工艺优化的基础,对提高激光熔覆成形质量至关重要。针对激光熔覆工艺建立了熔池视觉监测系统,基于OpenCV软件库提出K-means图像分割与双阈值Otsu图像分割相结合的方法,实现熔池与羽流的准确区分,提取熔池轮廓几何特... 熔池监测是激光熔覆工艺优化的基础,对提高激光熔覆成形质量至关重要。针对激光熔覆工艺建立了熔池视觉监测系统,基于OpenCV软件库提出K-means图像分割与双阈值Otsu图像分割相结合的方法,实现熔池与羽流的准确区分,提取熔池轮廓几何特征的准确率高达95%。通过设计正交实验激光熔覆Ti6Al4V金属粉末,选取典型熔覆试样对熔池的宽度及形态变化进行时域分析,得到熔覆层的熔池波动规律。结果表明:熔池的波动频率和幅度受工艺参数及其组合的影响,并随熔覆的进行逐渐趋于稳定。熔覆过程中熔池的异常波动利于熔覆缺陷的定位和识别,有助于优化工艺路线。 展开更多

关键词 激光熔覆 熔池监测 图像分割 特征提取 时域分析

在线阅读 下载PDF 职称材料