爆炸焊接生成波状界面的数值模拟

波状界面是爆炸焊接的一个重要特征 ,利用弹塑性材料的二维有限差分方法模拟爆炸焊接中的波状界面结合过程。研究表明波状界面和涡街是由界面处的剪力流速度分布和周期性扰动所造成的。对波状界面的涡流参数值进行了定量分析 ,得出波状界面的波高和波长比与涡流状区域中心的纵间距和横间距比分别接近于常数 0 .3和 0 .2 2的结论。数值模拟结果与试验结果吻合较好。

碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板界面的显微结构

通过力学性能测定、SEM检测以及EDS线扫描分析,分别观察了焊态及退火态碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板结合界面的显微结构,研究了爆炸焊接形成的波状界面和界面间的过渡层.结果表明,该碳钢-不锈钢复合板的结合界面属于大波状结合界面,这种大波状界面并未使复合板的力学性能出现明显的降低,在爆炸焊接形成结合界面处出现了微观熔化现象,形成了一个宽度仅5μm左右的扩散过渡层.

材料硬度对于水下爆炸焊接界面的影响

利用水下爆炸焊接方法,分别对初始态和硬化态工具合金钢与铜箔进行焊接试验.目的一,验证水下爆炸焊接法对于高硬度、超薄等难焊材料的焊接优势.目的二,对比两组试验,在相同材料成分,相同焊接参数下,可以研究材料初始硬度对爆炸焊接结果的影响.微观组织显示界面为连续的波纹形态.初始态工具钢和铜箔都显示硬度在界面处稍有增加,唯独在淬火硬化态工具钢焊接后出现硬度明显下降.金相组织观察,初始态合金工具钢在碰撞点处的细晶强化和高密度位错导致硬度增加,而淬火硬化态合金钢在界面处奥氏体化相变是导致硬度降低的主要原因.

电力电缆铝芯线与铜连接管的电磁焊接条件研究

目前,电磁焊接技术在电缆接头制作中的可行性和优越性已经得到国内外诸多学者的证实,然而关于电缆接头电磁焊接的焊接条件却鲜有研究。鉴于此,该文通过对70 mm^(2)铝绞线铜中间连接管电磁焊接进行了仿真模拟和实验研究。研究结果表明,集磁器中轴线上磁场大致呈“钟型”分布,工作区位置磁场最大,远离工作区的位置,磁场迅速减小,集磁器工作区径向不同位置,磁场分布较为均匀。对外管的形变过程进行了仿真、测量及理论推导,理论推导所得外管加速阶段速度曲线与仿真以及实测速度波形相近,理论计算碰撞速度与实测值偏差在10%以内,并且外管的碰撞速度与充电电压近似呈线性关系。电缆接头电阻随着充电电压的提升而减小,当充电电压为12 kV时,接头电阻为25.2μΩ,仅为要求值的60.8%;电缆接头强度随着充电电压的提升而提高,当充电电压大于12 kV时,铝绞线本体发生断裂,说明电磁焊接接头强度大于母材的强度。当充电电压为12 kV时,焊接接头切面观察到连续的波状界面,波峰约20μm,波长约70μm,已经达到焊接效果,此时实测碰撞速度为128.9 m/s,理论推导计算出的碰撞速度为134.7 m/s,与下限碰撞速度之间的偏差分别为5.6%和10.3%,因此可以较好地预测两种材料达到焊接条件所需的能量值,为今后的电磁焊接装置设计提供有效的参考。

合金工具钢的水下爆炸焊接

针对水下爆炸焊接法对超薄、高硬度脆性材料的独特应用特点,开展合金工具钢与铜箔的焊接复合实验。采用高爆速炸药倾斜装药方式,开展实验研究。利用有限元软件ANASYS/LS-DYNA对水下爆炸冲击波驱动飞板的飞行过程进行数值模拟,验证焊接参数合理性。模拟结果显示,飞板与基本碰撞速度沿焊接方向逐渐减小。微观组织观察显示,界面整体表现为爆炸焊接波状形态,呈沿焊接方向逐渐减弱的趋势,与模拟预计结果一致。对焊接实验样品界面处进行显微硬度测试,显示近界面处硬度稍有增加。

钛-铝薄板爆炸焊接数值模拟

为了研究钛-铝薄板爆炸焊接特性,采用经验估计法计算其焊接参数范围,并使用ANSYS/AUTODYN对钛-铝薄板爆炸焊接进行数值仿真。研究表明:使用经验估计法所得参数时模拟结果中可形成良好的波状结合;通过改换爆炸焊接基-复板,可以发现结合面会形成方向相反的前涡和尾涡,且金属板关键测点运动状态与复板流侵彻机理较为一致。

铝-铝爆炸焊接界面的实验研究

对铝-铝同质金属爆炸焊接进行系列实验,研究不同装药比条件下焊接界面的变化特征。所得试件的金相照片表明,焊接界面均具有宏观波状,但其细观形貌又不同于文献报导的连续性波状界面。本次实验得到的三种界面随装药不同而分别呈正弦曲线型、点线型及纯点型,且后两者不再连续。最后利用爆轰波与金属壳表面相互作用理论进行分析,认为焊接界面细观形貌由射流厚度及堆积特征决定,其中界面连续性类似于水流连续性对流量的依赖,当射流厚度不足时难以形成连续界面。

铝—铝爆炸焊接界面形貌特征研究

基于爆炸焊接波状界面形成的失稳机理与流体—弹塑性模型,在飞板反向射流与空气之间存在着Rayleigh-Taylor、Kelvin-Helmholtz不稳定性条件,因而提出失稳是发生在金属流体薄膜与空气之间。由界面波幅与波长之比判定线性理论成立,从而建立双层流体失稳线性控制方程,获得失稳发展特征指数表达式。结果表明在金属流体弹—粘性与失稳机制竞争作用下,特定波长范围的扰动能够被优先发展,其他波长的扰动被抑制或未能发展,从而使得波状界面在沿爆轰方向较为一致,实验结果也验证了这一结论的正确性。

高孔高渗型特稠油藏油水界面不统一特征及成因:以辽东湾坳陷旅大5油藏为例

辽东湾坳陷新近系旅大5特稠油油藏存在储层高孔高渗,油水关系不统一,界面呈波状等特殊现象.通过油源对比、原油稠化分析、岩性相划分、孔喉类型分类等研究表明:旅大5油藏为次生油藏,原油为来自辽西南洼沙三段的低熟稠油,原油先期在东营组地层聚集成藏,受新构造运动破坏后再次运移至浅层,再次运移使低熟稠油进一步次生稠化,导致原油在浅层聚集前已稠化为次生稠油,为异常油水关系提供先决条件;研究区新近系发育辫状河相沉积,可识别出4种沉积微相、10种岩性相,沉积作用控制不同岩性相微观孔喉类型影响储层渗透性,进而决定稠油充注效能;油层间的砂砾岩储层主要为块状层理砾岩相和大型交错层理砂砾岩相沉积,喉道类型为中高排驱压力细喉道型,储层渗透率低形成物性封堵,限制次生稠油充注形成水层;次生稠油密度高、粘度大、流动性差,进入储层后难以及时和孔隙水置换形成水平油水界面,而是呈倾斜式由外部充注压力驱动“平推挤入”储层,充注过程中优先充注渗透率高的储层,充注停止后原油不再流动,此时低渗透储层未被充注,从而形成油水关系不统一、界面呈“波形”等现象.