项目式教学在焊接热过程数值模拟课程中的实践

为了满足新工科教育对培养新型工科人才的需求,提高材料成型与控制工程(焊接)专业的教学质量,夯实学生的学科理论基础,培养学生的专业理论分析能力,以焊接热过程数值分析课程为研究对象,开展了项目式教学探索。将焊接热过程理论与流体动力学(CFD)理论和工具软件融合起来,开展了融合理论学习与数值模拟试验为一体的项目式教学探索。以典型熔焊工艺钨极氩弧焊熔池为分析对象,设计了熔池数值模拟模型,分别从材料属性、焊接参数、热源模型等方面分析了熔池热过程,完成数据分析和理论探讨。基于项目式教学模式,加强学生与教师的全过程互动,驱动学生自主学习,培养学生利用先进工具软件解决工程实际问题的能力,有利于培养具备厚实理论基础和实践能力的焊接人才。

激光焊熔池红外辐射特征支持向量机回归分析

大功率光纤激光焊接过程中,熔池红外辐射蕴含着丰富的焊接质量信息。以大功率光纤激光对接焊304不锈钢板为试验对象,运用近红外高速摄像机获取焊接熔池动态热像。定义并提取熔池宽度、匙孔面积、匙孔周长和匙孔质心横、纵坐标,作为熔池特征参数,运用支持向量机建立熔池特征参数和焊缝宽度的回归模型,并通过网格寻优和粒子群算法优化支持向量机参数。试验表明,所建立的支持向量回归机能够较好地融合熔池特征,预测焊缝宽度,从而为自动监控大功率光纤激光焊接质量提供试验依据。

盘型激光焊熔池红外特征支持向量机分类

在大功率盘型激光焊接过程中,熔池红外热像蕴含着丰富的焊接质量信息。以大功率盘型激光焊接304不锈钢板为试验对象,用近红外高速摄像机获取熔池区域图像。定义并提取熔池宽度、匙孔面积、匙孔周长和匙孔质心为熔池特征参数,以焊缝宽度作为衡量焊接质量的参数,研究支持向量机对熔池红外特征参数进行分类的方法。通过网格搜索和粒子群算法优化支持向量机参数,探索熔池特征与焊接质量之间的关系和规律。试验表明,通过支持向量机对熔池特征参数进行分类可有效判别大功率盘型激光焊缝宽度的变化。

一种高效冷丝填充埋弧焊工艺

针对中厚板多层多道埋弧焊接热影响区脆化以及效率低下问题,提出一种高效冷丝填充埋弧自动焊接方法.以搭建的冷丝填充埋弧自动焊接专用装置及控制系统为平台,研究高效冷丝填充埋弧焊接实现方法,建立冷丝填充位置、焊接速度、冷丝填充速度等工艺参数的数学模型,并测定该工艺条件下多层多道焊接时的生产效率.结果表明:这种冷丝填充控制熔池热分配的工艺方法,使焊缝及热影响区微观晶粒得到细化,冲击韧性得到明显改善.与单丝埋弧焊相比,在相同实验条件下,其熔敷率提高1.7倍,焊接时间缩短61%,清渣和对中等焊前准备工作耗时节省大约一半.

埋弧焊填加填充丝对焊缝力学性能的影响

冷丝填充埋弧焊就是通过插入冷丝来调节熔池热量分配过程,减少热量对母材过热损害的一种工艺方法。通过试验检测手段难以掌握焊接过程温度场的动态分布情况,特别是在熔合区、热影响区处的温度场精确分布,而且难以研究冷丝填充量对母材的影响。采用数值模拟方法研究焊接过程中温度场的变化对冷丝填充埋弧焊焊接工艺有着重要意义。

压水堆熔融物堆内滞留策略:历史回顾与研究展望

本文对广泛应用于第三代压水堆的严重事故缓解措施——熔融物堆内滞留(IVR)进行了历史回顾。IVR策略最早源自于第二代反应堆Lovissa VVER-440的改进设计,以应对堆芯熔化事故。随后,IVR策略被应用于许多新设计的反应堆,如西屋的AP1000、韩国的APR1400以及中国的先进压水堆CAP1400和华龙一号。对IVR策略有效性影响最大的因素分别为堆内堆芯熔化进程、熔融物加载于压力容器壁面的热流密度和压力容器外部冷却。对于堆芯熔化进程,过去人们一直仅关注压力容器下腔室内熔池的换热行为。但通过回顾与分析,本文认为堆内的其他现象,如堆芯的降级和迁移、碎片床的形成及其可冷却性以及熔池的动态形成过程等,可能也会对熔池的最终状态及其作用于下封头的热负荷产生影响。通过对相关研究的回顾,本文希望找出IVR策略的研究中有待完善的部分,并据目前发展水平提出未来IVR研究的需求。

预热温度对激光熔覆镍基碳化钨涂层裂纹的影响机理

针对在镍基高温合金表面采用激光熔覆制备碳化钨(WC)含量较高的镍基碳化钨金属复合陶瓷涂层易开裂问题,利用自组装熔池温度检测设备探究了不同激光熔覆扫描速度(300、500、700 mm/min)与基材预热温度(室温、300℃、500℃)对熔池升降温过程的影响,并结合涂层显微结构观测等分析涂层内部的开裂机理。结果表明,激光熔覆参数与涂层材料均会对涂层开裂行为产生影响。一方面,激光熔覆过程中熔池内的升温和降温速率与扫描速度呈正相关,而与预热温度呈负相关。较低的扫描速度与较高的预热温度可获得较小的温变速率,更有利于抑制涂层整体开裂;另一方面,由于WC与NiCrSiBC间熔点、热膨胀系数差异较大,在熔池冷却速率过高或过低时,易造成WC开裂或离解。因此,需针对熔池降温速率进行针对性优化,以有效提升涂层整体的成型质量。