导读:本文包含了穿孔熔池论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:熔池,等离子,小孔,电弧,极性,数值,铝合金。
穿孔熔池论文文献综述
刘新锋[1]（2017）在《基于正面熔池图像和深度学习算法的PAW穿孔/熔透状态预测》一文中研究指出穿孔等离子弧焊接(keyhole plasma arc welding,K-PAW)工艺能够对中厚板不开坡口、一次焊透,在工业领域具有应用潜力。由于等离子弧作用于熔池形成一个贯穿工件厚度的小孔,小孔的稳定性对工艺参数的变化较为敏感。实时检测穿孔状态是对K-PAW焊接过程有效控制的先决条件。已有小孔状态间接检测方法以及从工件背面对小孔与熔池信息进行视觉检测的方法,均存在各自的缺点。本研究采用视觉传感方法从工件正面拍摄熔池、等离子弧与小孔入口的图像,提取出不同工艺条件下的正面熔池与小孔入口的动态变化信息,基于深度学习算法,从获取的正面熔池图像出发,预测熔池的穿孔状态与熔透情况,为等离子弧焊接穿孔状态的实时预测与控制奠定了基础。构建了 PAW正面熔池视觉检测系统,设计复合滤光系统以克服强弧光等干扰,沿焊接方向拍摄熔池,获取了清晰的熔池尾部图像。对熔池图像特点进行分析,提出了基于多经验参数约束的边缘检测算法;利用熔池图像的曲线特点、经验图像边缘信息、前3幅熔池图像边缘信息、弧光最小外接曲线等多种经验参数对图像边缘进行约束,搜索获得熔池边缘信息。结果表明,该算法与传练的搜索方法相比,具有较强的鲁棒性和适应性。为获取完整的正面熔池图像,从工件的侧面(垂直于焊接方向)对正面熔池进行拍摄,设计特制的减光片对不同的熔池区域进行不同的减光,并采用合适的滤波器解决了强弧光干扰、电弧与熔池辐射强度反差大等问题,分辨出熔池与电弧边界,获得完整的正面熔池图像。开发经验参数约束的Canny算子对熔池边缘进行提取。设定的5个经验参数约束能够有效避免噪声干扰,获得不同工艺条件下熔池的几何尺寸。建立双CCD摄像机同步检测系统,同时拍摄出正面熔池和小孔入口的图像,建立图像配准公式,将不同角度拍摄的图像转换到同一个物理坐标系中,使得熔池图像和小孔入口图像融为一体。通过边缘信息的提取,获得了实际的熔池与小孔入口尺寸。在焊接工艺参数变化时,小孔入口的尺寸变化幅度明显大于正面熔池。基于正面熔池检测与背面小孔检测CCD,构成同步检测系统,获得了对正面熔池与背面小孔出口的清晰图像。设计恒流焊接试验与受控脉冲焊接试验,对不同焊接条件下的电弧、熔池和小孔关系进行分析,发现熔池中包含的特征信息与小孔状态联系密切,在穿孔状态、小孔闭合状态、小孔形成与长大的过程中,熔池中反射电弧表现出不同的形态,可以与熔池特征信息一起作为判断小孔是否穿透的依据。由于正面熔池的特征信息与穿孔/熔透情况之间存在复杂的非线性关系,其关键特征的提取是进行穿孔状态预测的先决条件。采用深度学习卷积神经网络方法,自动提取熔池图像中的特征信息;直接使用熔池图像作为模型的输入,进行充分训练之后进行穿孔状态及熔透的预测。通过工艺实验建立训练数据库,获得约12000幅正面熔池和背面小孔图像的数据对,其中训练数据约10000条,验证数据约1000条,测试数据约1000条。建立包括5层卷积,3层全连接的卷积神经网络模型,对模型参数和分类方法进行微调,利用等离子弧焊接正面熔池和穿孔图像目标训练集和反向传播对其进行继续训练。训练后的模型可以自动获取到良好的特征,从而进行正确的分类识别。测试结果表明,穿孔/熔透状态的识别准确率达90%以上。(本文来源于《山东大学》期刊2017-11-27）
吴宣楠,冯妍卉,李岩,李亚飞,张欣欣[2]（2015）在《穿孔等离子弧焊接弧与熔池的耦合模拟及正交分析》一文中研究指出针对穿孔等离子弧焊接工艺,建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型,描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程,通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律.模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好,验证了数学模型的合理性.研究结果表明:W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的;等离子弧在工件上部呈现出"钟形",而在中心轴线处因进入小孔呈细长的"锥形";高速Ar气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低,小孔内出现高压区和Ar气等离子体的返流现象;熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒"喇叭形".进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟.极差分析表明,焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要,即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑,以获得良好的焊缝形状.(本文来源于《金属学报》期刊2015年11期）
张勤练[3]（2015）在《柔性变极性等离子弧特性及铝合金横焊穿孔熔池行为》一文中研究指出随着铝合金焊接结构大型化发展,原位焊接制造成为关注的焦点,其中最为典型的应用是重型运载火箭燃料贮箱的焊接,而铝合金横焊技术成为制约其发展的瓶颈。铝合金横焊难度较大、焊接质量和效率较低,主要是重力对熔池作用和铝合金本身物理特性导致。为解决上述问题、提高铝合金横焊效率和质量,开展了变极性等离子弧铝合金穿孔横焊技术的研究。根据常规变极性等离子弧(简称“常规电弧”)穿孔横焊难点和穿孔熔池稳定建立条件,从改变电弧特性角度出发,提出柔性变极性等离子弧(简称“柔性电弧”)。在穿孔焊接前提下,通过改变电弧能量和压力分布,促进穿孔熔池稳定建立,最终实现了8mm厚2A14铝合金板穿孔横焊,焊缝成形良好且组织、力学性能优异。首先,采用常规电弧对6mm、8mm厚铝合金板进行穿孔横焊试验,明确铝合金穿孔横焊的瓶颈问题。板厚6mm时,穿孔横焊的难点是咬边和气孔缺陷的控制;板厚8mm时,穿孔横焊的难点是如何保证穿孔熔池稳定建立。针对穿孔横焊难点,探究咬边缺陷的成因和穿孔熔池稳定建立的条件。正面咬边缺陷主要是由较大热输入和电弧压力导致;背面咬边缺陷主要是由较小热输入或较大电弧压力导致。熔池动态行为观察结果表明,熔池背面上、下侧熔化金属的搭桥连接是穿孔熔池建立的关键,熔化金属在熔池正面的填充能够防止穿孔熔池的崩溃,围绕小孔的流动是稳定穿孔熔池的标志。根据问题产生原因,提出了初步控制措施。“小规范+背面预热”措施可消除6mm板穿孔横焊咬边缺陷;“坡口设计”措施可促进8mm板穿孔熔池的建立,但未能彻底解决穿孔熔池稳定性问题。根据穿孔熔池稳定建立的热、力条件,提出了从改变电弧特性角度控制穿孔熔池稳定性的研究思路。通过使用叁孔型水冷喷嘴,改变电弧能量和压力分布,获得柔性变极性等离子弧,改善了横焊缝成形、提高了穿孔过程稳定性。良好作用效果源于其独特的电弧特性。与常规电弧相比,柔性电弧形态扩展,压缩程度降低;静特性下移,阻抗特性降低。通过分裂阳极法测量电弧能量密度分布,利用水冷铜板小孔法检测电弧压力分布。与常规电弧相比,柔性电弧能量集中程度较高,源于叁孔型水冷喷嘴的使用和较大的离子气流量;在工件表面柔性电弧能量分布呈椭圆形,改变了穿孔熔池形貌;柔性电弧压力幅值及梯度都大大降低,增加了电弧稳定性。通过穿孔熔池受力计算和流动行为分析,阐释了柔性电弧的作用机理:电弧压力的减小,使焊缝背面最大允许孔径增大,促进了穿孔熔池尾部的填充;其热源特性提高了熔化金属的流动性,促进了熔化金属的搭桥连接和正面填充,提高了穿孔焊接的稳定性。利用流体动力学计算软件Fluent,对穿孔焊接过程进行数值模拟,定量研究电弧形式和电弧压力对熔池行为的影响。为准确描述柔性电弧特性,建立了双椭圆面-锥体复合热源模型和力源模型。通过UDF(User Defined Function)二次开发和VOF(Volume of Fluid)界面追踪技术,实现了叁维瞬态穿孔焊接数值模拟并验证了模型的可靠性。在穿孔熔池形成过程模拟中,柔性电弧穿孔速度慢,热传导在工件宽度方向作用显着,熔池温度较高,温度场分布不对称;电弧压力增加使穿孔直径增大、小孔周围金属液膜变薄、向熔池正面的流动速度降低。在穿孔熔池填充过程模拟中,柔性电弧熔池内熔化金属的搭桥连接速度快、填充能力强,熔池凝固速度慢。根据模拟结果,提出了穿孔熔池填充判定条件:表面张力附加力大于电弧力和重力合力;熔化金属搭桥连接和正面填充时间小于熔池凝固时间。判定条件揭示了横焊位置穿孔熔池的热、力平衡机制。最后,对铝合金柔性电弧穿孔横焊工艺及接头组织、力学性能进行研究,并与常规电弧立焊进行对比分析,检验工艺稳定性和接头可靠性。柔性电弧穿孔横焊工艺窗口较宽,具有良好的焊接稳定性;采用大电流、氧化膜刮削和焊前预热的综合措施可有效控制气孔缺陷。柔性电弧横焊接头抗拉强度和断后延伸率略高于立焊接头,断裂模式为塑性断裂,接头中微气孔缺陷和离异共晶是重要的裂纹源。横焊接头上侧热影响区组织晶粒细小、硬度值较高,组织和力学性能具有不对称性。这种不对称性是由横焊缝上、下侧焊接热循环的不对称性引起的,而根源是重力导致的穿孔熔池金属流动的不对称。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-07-01）
李天庆[4]（2014）在《等离子弧热—力作用随熔池穿孔动态演变过程的数值分析》一文中研究指出等离子弧焊接在不开坡口条件下可以一次性焊透中厚板钢材,实现单面焊双面成形,在中厚板钢材高效焊接中具有广阔的应用前景。等离子弧焊接实现单面焊双面成形的前提是形成贯穿工件厚度的小孔,小孔状态对等离子弧焊接过程和焊接质量有着重要的影响。然而,小孔对工艺参数变化敏感,小孔稳定性差,这些问题制约着等离子弧焊接在制造业中的广泛应用。研究等离子弧热-力作用随穿孔过程的动态演变,数值模拟等离子弧焊接熔池热场-流场及小孔的动态演变过程,这对于揭示等离子弧焊接工艺机理和丰富等离子弧焊接工艺知识,具有重要的理论意义和实际应用价值。等离子弧焊接过程是一个涉及等离子弧向工件传热、熔池内流体流动和小孔界面动态演变以及叁者相互耦合的复杂物理过程。本研究结合等离子弧焊接工艺过程的特点,通过对ANSYS Fluent软件进行二次开发,在VOF方法追踪小孔界面的基础上通过δ函数界定焊接过程的物理界面,将小孔壁面上的等离子弧热-力条件进行源项化处理,建立了基于“传热-熔池流动-小孔”耦合关系的叁维瞬态等离子弧焊接数理模型。等离子弧通过小孔壁面将热量传递给工件。本研究根据穿孔过程中等离子弧热作用的特点,建立了随小孔动态变化的曲面热源模型,研究了穿孔过程中等离子弧热流密度在小孔壁面上的分布规律。工件受到的等离子弧压力是高速运动的等离子体撞击工件产生的。根据连续等离子体的撞击理论,推导出等离子弧压力解析公式,定量描述等离子弧压力和焊接工艺参数(焊接电流、离子气流量、喷嘴尺寸、电弧电压等)之间的关系。并针对穿孔过程中等离子弧力的作用特点,建立了随小孔动态变化的等离子弧压力分布模型,分析了等离子弧压力在小孔壁面上的分布规律。基于建立的等离子弧焊接数理模型和等离子弧热-力作用模型,数值模拟了等离子弧焊接过程中工件温度分布、熔池内金属流动和小孔动态演变过程。研究了穿孔过程中熔池内的流线分布。数值模拟结果展示了后向倾斜的小孔孔道。计算了小孔壁面上等离子弧热流密度分布和等离子弧压力分布。定量分析了焊接电流和离子气流量对穿孔时间的影响。开展等离子弧焊接工艺实验,在焊接过程中检测了穿孔时间、背面小孔中心的偏移量、小孔长度、小孔宽度；焊后通过制备焊缝横断面拍摄宏观金相图得到了焊缝熔合线。将测量结果与计算结果进行对比,两者基本吻合。(本文来源于《山东大学》期刊2014-11-12）
张涛,武传松,陈茂爱[5]（2012）在《穿孔等离子弧焊接熔池流动和传热过程的数值模拟》一文中研究指出考虑熔池与小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接叁维瞬态熔池流体流动和传热过程的数学模型.采用流体体积函数法追踪小孔的形状与尺寸,利用焓-孔隙度法处理凝固熔化过程中的相变潜热以及动量损耗问题.针对穿孔等离子弧焊接的工艺特点,建立了随小孔深度动态调整的组合式体积热源模式.对8 mm板厚的不锈钢工件进行了穿孔焊接工艺实验和数值模拟,获得了等离子弧焊接过程中熔池出现、小孔形成、流场与温度场演变、工件熔透与穿孔等动态过程的基础数据,展示了小孔穿孔前后熔池流体流动规律.工件背面小孔形状尺寸以及焊缝横断面的数值模拟结果与实验测试结果基本吻合.(本文来源于《金属学报》期刊2012年09期）
孙俊华[6]（2012）在《受控脉冲穿孔PAW焊接熔池与小孔瞬时演变行为的数值分析》一文中研究指出受控脉冲穿孔等离子弧焊接(PAW)新工艺采用特殊设计的脉冲电流波形,在焊接过程中通过改变脉冲下降沿两个缓降斜率,主动地控制熔池与小孔的热物理形态,使小孔发生周期性的“形成-长大-缩小-闭合”过程,能在最低的热输入状态下保证穿孔和熔透,有广阔的应用前景。但是,受控脉冲穿孔PAW焊接的工艺参数更多,熔池与小孔的热物理形态更为复杂。因此,深入研究受控脉冲穿孔PAW焊接热过程与熔池-小孔行为的瞬态变化过程,对于实现这一新工艺的优化,揭示其物理机制,具有重要的理论意义和工程实用价值。本研究首先利用不锈钢试件开展了受控脉冲PAW焊接工艺实验,测量了表征小孔形状与尺寸的等离子弧尾焰电压信号,在试件背面采集了小孔图像。焊后制备了焊缝横截面宏观金相图片,获得了不同工艺条件下的熔合区形状与尺寸。这些实验结果既为受控脉冲PAW熔池与小孔行为建模仿真提供了指导,也为模型和数值分析结果的实验验证打下了基础。采用“宏观热效应”法,通过建立适用的“双椭球体+圆柱体”组合式体积热源模型,对受控脉冲PAW焊接过程在一个脉冲周期内温度场和熔池形状的瞬态变化过程进行了模拟计算。在受控脉冲PAW焊接条件下,焊接电流按特殊设计的脉冲波形变化,焊接熔池相应的呈现“未熔透-全熔透”的周期性变化。与方波脉冲电流PAW焊接热过程相比,受控脉冲电流作用下PAW焊接熔池形状尺寸随脉冲电流的演变过程更为平稳,这从焊接热过程角度展现了受控脉冲PAW焊接工艺的优越性。根据受控脉冲穿孔PAW焊接过程中熔池表面的受力和变形特点,基于小孔形成和闭合的力学平衡条件,建立了熔池内部小孔形状的数理模型。在不同工艺条件下数值模拟了一个受控脉冲周期内,小孔“形成-长大-缩小-闭合”的瞬时演变过程。考虑到一个脉冲周期内熔池“未熔透-全熔透”的周期性变化特点,在小孔的求解过程中分两种情况分别进行处理和模拟。根据测试出的等离子弧尾焰电压信号与背面小孔图像,确定了不同工艺条件下小孔的形状尺寸和小孔处于穿孔状态的持续时间。工件背面小孔长度和宽度以及处于穿孔持续时间的计算数据与实验结果吻合。将计算出的PAW焊缝横断面熔合区形状与实验结果进行了对比,两者吻合情况良好。单纯基于力学平衡条件计算出的熔池表面变形和相应的小孔形状,在熔池尾部误差较大,该处液态金属表面隆起的计算值偏大。实际上,等离子弧作用于小孔壁面的“热-力”耦合作用,决定了穿孔过程及小孔形状尺寸。考虑小孔壁面上的“热学平衡”条件,对基于“力学平衡”条件计算出的小孔形状进行了修正,在一定程度上克服了熔池尾部液态金属表面隆起计算结果过大的问题。初步展示了热平衡条件在小孔形成过程中的作用。(本文来源于《山东大学》期刊2012-05-27）
韩永全,郭龙,陈树君,杜茂华,吴永军[7]（2011）在《变极性等离子弧穿孔熔池受力及焊缝成形稳定性》一文中研究指出通过YB005-01型压力变送器测定相同参数条件下正极性等离子电弧力大于反极性等离子电弧力,并建立了铝合金VPPA焊接穿孔熔池受力模型,分析了在不对称正、反极性等离子电弧力的作用下,穿孔溶池稳定性及其焊缝成形机理。同时进一步分析铝合金VPPA力学特性,掌握了焊接电流和离子气流量等重要焊接参数对其影响。经穿孔焊工艺实验,合理选择正、反极性电流幅值和离子气流量等参数,保持穿孔熔池热和力的平衡,为获取铝合金VPPA焊接稳定的工艺规范提供了理论支持。(本文来源于《材料工程》期刊2011年12期）
谢伟峰,雷玉成,李闯[8]（2011）在《穿孔等离子电弧超声焊接熔池模态分析与激励频率优化》一文中研究指出根据穿孔等离子弧焊接(PAW)特点及空化理论,在最佳超声空化频率范围内,利用特殊的数值分析模型,通过ANSYS软件计算电弧超声焊接熔池模态,并且将与模态频率相对应的熔池响应情况进行深入分析。最后,通过分别施加不同大小的电弧超声频率,以四组4.5 mm厚CLAM钢板作为实验材料进行平板对接焊试验。结果显示,在电弧超声频率与熔池固有频率大小相等时,焊缝组织的细化及组织均匀化的效果最好。利用这种计算机模拟的方法基本达到了电弧超声频率优化的目的。(本文来源于《第十六次全国焊接学术会议论文摘要集》期刊2011-10-20）
王小杰,武传松,陈茂爱[9]（2010）在《等离子弧定点焊熔池穿孔过程的数值分析》一文中研究指出利用Level-Set理论与方法追踪小孔界面的演变过程,建立了等离子弧定点焊熔池与小孔的数学模型,对不锈钢试件等离子弧定点焊熔池的穿孔过程进行数值模拟,获得了多种工艺条件下熔池与小孔形状和尺寸的动态变化数据.结果表明,6 mm厚度不锈钢试件等离子弧定点焊,当焊接电流为170和180 A时,分别在2.7和2.5 s形成贯穿工件厚度的小孔;等离子弧定点焊过程中,小孔断面的形状由开始的U字型转为V字型,穿透工件后又呈现类似双曲线型.通过测量熔池穿孔时刻的等离子弧尾焰电压信号,对数值分析结果进行了实验验证.(本文来源于《金属学报》期刊2010年08期）
王后孝,杨春利,魏艳红,沈鸿源[10]（2006）在《变极性等离子弧立焊穿孔熔池的稳定建立》一文中研究指出改进焊接工艺控制时序,编制起弧系统控制平台及信号采集程序。采用改进的起弧系统对2219铝合金和LF6铝合金薄板及中厚板进行变极性等离子弧立焊工艺试验,利用红外线测温仪检测起弧过程中焊接熔池区域附近的点随预热时间的温度变化,并把该曲线上的临界温度作为检测穿孔熔池是否形成的标志,计算机根据穿孔时刻的临界温度控制焊件行走的使能信号。研究表明：改进的起弧系统能够简化设备操作,提高自动化程度与工作效率；在穿孔形成的瞬间,检测点的温度有一个从高到低的突变过程(穿孔前的瞬间温度达到临界值),而且对于同一检测点,多次测量得到的临界温度基本稳定：起弧阶段向主焊接阶段过渡稳定,能够实现穿孔熔池的稳定建立,从而验证改进的起弧控制系统的可行性及可靠性。(本文来源于《机械工程学报》期刊2006年12期）
穿孔熔池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针对穿孔等离子弧焊接工艺,建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型,描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程,通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律.模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好,验证了数学模型的合理性.研究结果表明:W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的;等离子弧在工件上部呈现出"钟形",而在中心轴线处因进入小孔呈细长的"锥形";高速Ar气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低,小孔内出现高压区和Ar气等离子体的返流现象;熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒"喇叭形".进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟.极差分析表明,焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要,即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑,以获得良好的焊缝形状.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
穿孔熔池论文参考文献
[1].刘新锋.基于正面熔池图像和深度学习算法的PAW穿孔/熔透状态预测[D].山东大学.2017
[2].吴宣楠,冯妍卉,李岩,李亚飞,张欣欣.穿孔等离子弧焊接弧与熔池的耦合模拟及正交分析[J].金属学报.2015
[3].张勤练.柔性变极性等离子弧特性及铝合金横焊穿孔熔池行为[D].哈尔滨工业大学.2015
[4].李天庆.等离子弧热—力作用随熔池穿孔动态演变过程的数值分析[D].山东大学.2014
[5].张涛,武传松,陈茂爱.穿孔等离子弧焊接熔池流动和传热过程的数值模拟[J].金属学报.2012
[6].孙俊华.受控脉冲穿孔PAW焊接熔池与小孔瞬时演变行为的数值分析[D].山东大学.2012
[7].韩永全,郭龙,陈树君,杜茂华,吴永军.变极性等离子弧穿孔熔池受力及焊缝成形稳定性[J].材料工程.2011
[8].谢伟峰,雷玉成,李闯.穿孔等离子电弧超声焊接熔池模态分析与激励频率优化[C].第十六次全国焊接学术会议论文摘要集.2011
[9].王小杰,武传松,陈茂爱.等离子弧定点焊熔池穿孔过程的数值分析[J].金属学报.2010
[10].王后孝,杨春利,魏艳红,沈鸿源.变极性等离子弧立焊穿孔熔池的稳定建立[J].机械工程学报.2006
论文知识图
