《受控脈衝穿孔等離子弧焊接熔池動態傳熱特性》是依託山東大學，由武傳松擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：受控脈衝穿孔等離子弧焊接熔池動態傳熱特性
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：武傳松
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對高性能金屬材料中厚板重大複雜結構焊接製造面臨的效率、質量和成本問題，基於工程熱物理與材料焊接加工的學科交叉，研究受控脈衝穿孔等離子弧焊接新工藝所涉及的熔池與小孔動態耦合傳熱特性。研究受控脈衝穿孔條件下等離子弧熱-力特性及其與熔池的相互作用、等離子弧-液-固之間的界面熱-力作用機制及其所引起的熔池流體流動與傳熱過程、小孔形成-長大-縮小-閉合的瞬態演變特性及其描述與追蹤方法。定量分析帶有快速周期性變化小孔的熔池動態傳熱特性與熱滯後效應，實測不同工藝條件下等離子弧焊接熔池、小孔和焊縫的形狀尺寸與溫度分布以及熔池的穿孔狀態。基於熔池與小孔特殊熱物理形態的理論與實驗研究結果，建立焊接工藝參數－熔池與小孔動態傳熱機制－焊縫成形質量之間的定量關係，為最佳化受控脈衝穿孔等離子弧焊接工藝參數、實現新型高性能金屬材料的優質、高效和低成本焊接加工，促進我國重大裝備製造技術水平的提升奠定堅實基礎。
結題摘要
針對中厚板結構焊接製造面臨的效率、質量和成本問題，基於工程熱物理與材料焊接加工的學科交叉，研究了受控脈衝穿孔等離子弧焊接新工藝所涉及的熔池與小孔動態耦合傳熱特性。解決的關鍵問題和創新性研究成果概述如下： （1）自主研製了“受控脈衝穿孔等離子弧焊接系統”，搭建了穿孔等離子弧焊接熔池與小孔傳熱特性的實驗研究平台。（2）在不同工藝條件下測試了熔池內小孔的形狀尺寸與位置信息，揭示了熔池穿孔過程各階段小孔特徵參數的動態演變規律。（3）實現了雙視覺感測器的信息融合，同步獲取了工件背面的小孔圖像及熔池溫度場圖像。選用合適的採集視窗，利用單一CCD攝像頭獲得了熔池與小孔的一體化圖像。（4）基於熔池表面的受力狀態，建立了小孔形狀的瞬態模型，定量分析了受控脈衝條件下熔池內小孔在一個脈衝周期內“形成-長大-縮小-閉合”的周期性演變過程。（5）建立了穿孔等離子弧焊接三維瞬態流場與熱場的數值分析模型，追蹤小孔界面的演變過程，實現了帶有瞬態變化小孔的熔池流體流動與傳熱過程的數值模擬。（6）綜合上述的理論與實驗研究結果，最佳化了受控脈衝穿孔等離子弧焊接工藝與系統，實現了中厚度不鏽鋼板的優質、高效、低成本焊接。總結研究結果，已經發表論文67篇。其中，國際期刊論文18篇、國核心心期刊論文19篇、國際會議論文19篇、全國性會議論文11篇。在美國出版英文專著1部。申請中國發明專利1項。發表的論文中，被SCI收錄22篇、EI收錄12篇。在國際會議做大會報告(Keynote) 2次、特邀報告(Invited) 4次。
