電磁脈沖焊接高速成像和數(shù)值模擬的過程洞察
(論文部分內容摘抄)
一般來說,大多數(shù)關于沖擊焊接機理的研究都基于對焊接過程后接合區(qū)域的調查,主要是通過破壞性試驗。尚未對接合過程本身進行詳細分析,特別是關于電磁脈沖焊接的分析,因而導致缺乏了解。因此,接合區(qū)的設計和工藝參數(shù)幾乎完全是通過經(jīng)驗得出的。
借助于一種特殊的圖像增強器相機和一束照明接頭區(qū)域的激光器,對電磁脈沖焊接中沖擊的可視化進行了新的嘗試。在一個工件內可以發(fā)現(xiàn)有較大應變率(金屬的液態(tài)行為)的區(qū)域和相對較小的應變率的區(qū)域。將討論是否能夠借助至少在宏觀尺度上足夠精確的模擬獲得工藝參數(shù)的問題。
沖擊焊是一種即使在不同金屬之間也能實現(xiàn)冶金結合的工藝。焊接是幾十年前的實際應用。它利用強力的波,可以連接更大的區(qū)域,因此主要用于包覆。一個重要的應用是生產容器,特別是用于化學工業(yè),例如,在化學工業(yè)中,高強度鋼與耐腐蝕金屬結合在一起。如今,必要的線圈和脈沖發(fā)生器符合工業(yè)要求的壽命。
電磁脈沖焊的主要應用是建造混合空間框架、高壓容器的氣密密封或電動交通用鋁銅之間的低歐姆接頭。
射流的厚度和波狀界面的振幅與其他尺寸相比較小。可以增加元素的大小和比較大應變率較低,因為大應變率(和應變)的區(qū)域只是元素的一小部分。
高速成像:
由于實際的撞擊和關節(jié)的形成發(fā)生在幾微秒內,傳統(tǒng)的高速攝影機很難捕捉到這一過程。因此,這些研究工作,使用(德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強器相機)。它允許納秒范圍內的曝光時間和幀延遲,空間分辨率仍然非常高,比較高可達1000像素以上。
在拍攝撞擊時,除了高速之外,還有兩個障礙物:撞擊過程中,一束明亮的閃光覆蓋了實際的關節(jié)區(qū)域。精確觸發(fā)是第個挑戰(zhàn),因為機械技術不允許預觸發(fā)。由于快速轉動的轉子,精確測量瞬時角度幾乎是不可能的。
可以通過研究傳統(tǒng)焊接工藝時也使用的技巧來抑制明亮的工藝閃光。由于強光通常是白色的,因此可以得出結論,其強度幾乎持續(xù)分布在所有(可見)波長上。高速圖像必須使用的光源*發(fā)射小波長范圍的光。其強度比過程強光大得多,即使后者對人眼來說看起來更亮。
如圖顯示了在使用帶通濾波器和不使用帶通過濾器完成沖擊后立即進行的兩個實驗中的過程。可以清楚地看到,如果沒有過濾器,要詳細探究影響幾乎是不可能的。
兩塊銅片(Cu-ETP,厚度1mm)之間的焊縫表現(xiàn)出不同的特性:光發(fā)射和壓力波都不受周圍大氣的影響。在這兩種情況下,它可以與性氣體鋁焊縫相媲美。
介紹了能夠在明確定義的條件下以安全的方式研究沖擊焊接過程的實驗裝置。對撞擊的數(shù)值近似進行了描述,并討論了參數(shù)研究的結果。
研究表明慣性似乎起著重要的作用。提出了一種通過高速成像觀察實際焊接過程的很有前途的方法,并討論了第一張圖像。它們可以更仔細地研究焊接區(qū)域。進行了實驗,以了解更多的射流形成和過程眩光。
德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強器相機,具備高分辨率、高感光度、快速幀重復率、精確捕捉超快速過程的優(yōu)點,將可實現(xiàn)高效的單光子檢測,為實驗提供強而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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