真空电子束钎焊温度场数值模拟

针对不锈钢毛细管板类结构件真空电子束钎焊的特点，利用ANSYS软件建立了一个三维有限元分析模型对电子束钎焊温度场进行模拟。通过将热电偶测得的工件表面温度与有限元分析结果比较，证明所建模型的合理性。利用该模型对不锈钢圆板电子束钎焊温度场进行了预测，证明通过电子束扫描加热方式可以得到钎焊所需的局部均匀温度场。     

毛细管板结构电子束钎焊温度场研究

用电子束扫描加热的方法对具有毛细管板接头的不锈钢结构件进行钎焊是非常有效的。本文通过有限元分析的方法讨论了不同电子束扫描轨迹对钎焊温度场的影响;通过工艺试验结果与模拟结果的比较,证明了二者具有较好的一致性。     

电子束钎焊简化温度场模拟

针对毛细管板结构特点,建立了一个简化的二维有限元分析模型,利用ANSYS软件进行钎焊温度场模拟,计算了7种电子束扫描轨迹对钎焊接头周围温度场的影响,获得了最佳扫描轨迹。同时,讨论了最佳扫描轨迹下电子束钎焊工艺参数对温度场的影响。     

基于扫描轨迹控制的电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机(IPC)、NI多功能数据采集卡、功率放大器以及虚拟仪器软件LabVIEW,构建一个电子束扫描控制系统.利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑,以及对扫描轨迹、电子束束流进行实时调节和控制.使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验;对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接;对于不能直接焊接的异种金属(如Re-Ti),可使用本系统的扫描加热技术,通过粉末冶炼制备中间过渡层.     

随行辅助预热电子束薄板焊接的数值模拟

电子束焊接薄板过程中,由于局部加热过快,易产生焊接变形。因此,在电子束焊接的主热源两侧引入基于高频扫描技术的电子束辅助热源,进行焊前预热,以达到减小焊接变形的目的。建立了矩形均匀加热辅助热源模型,采用热弹塑性有限元分析方法对1.5mm厚不锈钢薄板随行辅助预热电子束焊接进行数值模拟,并且进行了试验验证。结果表明,焊后残余应力和变形的模拟结果与试验所得结论一致。电子束焊接随行辅助预热方法不仅可以改变熔池前方材料的应力状态,而且当熔池形成瞬间熔池时,还可以减小前方材料的压应力峰值,有利于减小薄板结构的焊接变形。     

电子束熔丝增材随行退火系统及均匀面热源扫描

在电子束熔丝沉积增材制造过程中,采用电子束对零件成形区域进行扫描并控制热输入,可以改善零件的温度分布,实现随行退火,达到减小应力和控制变形的目的。采用工控机、波形发生卡、扫描线圈及其驱动电路,以及动态聚焦线圈及其驱动电路搭建了电子束高速扫描系统,实现了电子束高速扫描及动态聚焦等功能。基于LabVIEW开发了随行退火扫描控制系统,提出了基于像素点阵定位和动态聚集的控制方法,实现了电子束扫描的精确定位和热输入控制;研究了不同扫描路径对面热源温度均匀性的影响,并采用多点同步测温电路对扫描区域的温度进行了测量。试验结果表明,该电子束随行退火系统可以实现扫描位置和热输入的精确控制,通过扫描路径优化显著提高了面热源温度分布的均匀性。     

电子束熔覆改性技术扫描波形设计

根据电子束扫描特性,设计电子束熔覆改性试验所用波形,利用该波形进行钛合金表面熔凝和硅化物涂层重熔试验,研究了扫描波形对电子束单道熔覆能量输入均匀性的影响。结果表明,电子束熔覆过程中熔池表面温度场均匀性是扫描波形、电子束束斑品质、扫描频率和工艺参数综合影响的结果,所设计波形可用于电子束熔覆表面改性技术,改性层厚度均匀一致,扫描波形是影响电子束熔覆过程中熔池表面温度场均匀性的关键因素。     

基于虚拟仪器的真空电子束钎焊系统

建立了一套基于虚拟仪器的真空电子束钎焊系统.利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描方式、能量配比等进行离线编辑和在线调节,实现复杂结构真空电子束钎焊及其焊接过程的全自动闭环控制.     

BNi-2钎料真空电子束钎焊

探讨了真空电子束钎焊过程中电子束钎焊工艺参数对钎料润湿性和试板温度场的影响作用,以及BNi-2钎料钎焊不锈钢时的接头组织。获得了真空电子束钎焊优化工艺参数,为不锈钢结构件的真空电子束钎焊工艺提供了理论依据。     

电子束熔丝增材制造过程随动测温阵列系统

实时监测电子束熔丝增材制造过程的温度场分布对于抑制变形、提高电子束熔丝增材制造质量具有重要意义。研制了一套电子束熔丝增材制造过程的随行动态测温阵列系统,对整个装置进行了系统设计、硬件集成、软件编写和试验验证。结果表明,该随动测温阵列系统在电子束熔丝增材制造过程的高真空、高温、高辐射、高金属蒸气等恶劣环境中能稳定工作,不仅能在正常状态下进行测温,而且在增材基板受热变形时也能连续测温,能够实现随行动态测温以及温度场实时显示、存储和重构分析等功能,显示形象直观,系统稳定性较强,操作简单。