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關(guān)注創(chuàng)建者：高興_6701 創(chuàng)建時(shí)間：2021-04-09
單道的視頻教程
ABAQUS焊接 從大一到研二
本次課程的講述的內(nèi)容大致如下: Lesson1-ABAQUS 二維平板焊接仿真 Lesson2-ABAQUS 二維管道焊接仿真——環(huán)焊縫 Lesson3-ABAQUS 二維焊接熱源校核 Lesson4-ABAQUS 三維平板焊接-Dflux-單道焊接 Lesson5-ABAQUS 三維管道焊接-Dflux-單道焊接 Lesson6-ABAQUS 三維平板焊接-Dflux
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單道的實(shí)例教程
視頻：粉末在激光作用下發(fā)生變化的過程
本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys Fluent 對激光選區(qū)熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進(jìn)行仿真分析，并在一定工況范圍內(nèi)研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個(gè)參數(shù)對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實(shí)現(xiàn)可以更直觀的研究激光選區(qū)熔化制備機(jī)理并為相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化提供指導(dǎo)。
通過對激光選區(qū)熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內(nèi)金屬熔體的流動(dòng)過程，相應(yīng)工藝條件下熔池的形態(tài)及最終熔覆層的特性進(jìn)行研究可以深入理解SLM制備機(jī)理，并可對SLM制備工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進(jìn)行模擬，從而建立粉末床模型；選區(qū)激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析實(shí)現(xiàn)。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內(nèi)的金屬會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質(zhì)量。
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本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys Fluent 對激光選區(qū)熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進(jìn)行仿真分析，并在一定工況范圍內(nèi)研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個(gè)參數(shù)對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實(shí)現(xiàn)可以更直觀的研究激光選區(qū)熔化制備機(jī)理并為相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化提供指導(dǎo)。
通過對激光選區(qū)熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內(nèi)金屬熔體的流動(dòng)過程，相應(yīng)工藝條件下熔池的形態(tài)及最終熔覆層的特性進(jìn)行研究可以深入理解SLM制備機(jī)理，并可對SLM制備工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進(jìn)行模擬，從而建立粉末床模型；選區(qū)激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析實(shí)現(xiàn)。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內(nèi)的金屬會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質(zhì)量。
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本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件Ansys Fluent 對激光選區(qū)熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進(jìn)行仿真分析，并在一定工況范圍內(nèi)研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個(gè)參數(shù)對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實(shí)現(xiàn)可以更直觀的研究激光選區(qū)熔化制備機(jī)理并為相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化提供指導(dǎo)。
通過對激光選區(qū)熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內(nèi)金屬熔體的流動(dòng)過程，相應(yīng)工藝條件下熔池的形態(tài)及最終熔覆層的特性進(jìn)行研究可以深入理解SLM制備機(jī)理，并可對SLM制備工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進(jìn)行模擬，從而建立粉末床模型；選區(qū)激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析實(shí)現(xiàn)。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內(nèi)的金屬會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質(zhì)量。
展開 ABAQUS低碳鋼薄板單道堆焊焊接變形的數(shù)值模擬
第一部分，如圖三所示，分別以兩種熱流道形式觀察轉(zhuǎn)角溫度效應(yīng)造成的流動(dòng)不平衡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用TypeA單流閥針，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外兩側(cè)溫度分布差異，使熔膠在流道內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)角效應(yīng)，導(dǎo)致流動(dòng)并非完全平衡。而使用Type B雙流閥針式平衡度即獲
得改善，成功改善流動(dòng)不平衡缺陷。
圖三 不同流道形式之溫度與流動(dòng)波前比較
在第二部分，為了解決公模仁翹曲現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)分別觀察模具鋼材、公模仁平移與正反操作側(cè)模溫對型芯偏移之影響。如表一 所示，以2234模具鋼材對型芯偏移之翹曲量最小，且透過公模仁材質(zhì)與流動(dòng)平衡分析，以2234流動(dòng)平衡之結(jié)果最好，流動(dòng)差異在80%以后趨于明顯，而內(nèi)外兩側(cè)模腔內(nèi)壓差異亦在此階段發(fā)生，如圖四所示。
圖四 公模仁材質(zhì)與流動(dòng)平衡分析
表一 不同模具鋼材與型芯偏移之翹曲量
其次，透過公模仁平移，母模固定不動(dòng)，如圖五所示，利用墊片將公模仁沿Ｙ方向調(diào)整，使原本平均肉厚的模型空間產(chǎn)生肉厚差異變化，并透過公模仁位移觀察流動(dòng)結(jié)果。結(jié)果如圖六所示，在原始狀態(tài)未進(jìn)行偏移時(shí)，包封位于+Y方向中間位置，公模仁位移-0.08mm后，包封位移到-Y方向且縫合線會(huì)合角度明顯變大，減少包封情形進(jìn)而控制公模仁翹曲的情形。
圖五 公模仁往-Y方向平移
圖六 公模仁位移對流動(dòng)結(jié)果影響
透過調(diào)整正反操作側(cè)模溫差異產(chǎn)生對型芯偏移的影響，模具設(shè)計(jì)時(shí)間將正反操作側(cè)水路設(shè)定為獨(dú)立循環(huán)(如圖七所示)，以利兩側(cè)模溫獨(dú)立控制。原始兩側(cè)模溫設(shè)定為50℃，透過調(diào)整正反操作側(cè)溫度觀察，當(dāng)操作側(cè)溫度為40℃反操作側(cè)溫度為49.9℃時(shí)，流動(dòng)波前落差明顯改善，解決包封問題(如圖八所示)。
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單道的最新內(nèi)容
重慶大學(xué)的應(yīng)用成果：從理論到實(shí)踐
重慶大學(xué)的鄧教授研究團(tuán)隊(duì)通過Marc軟件，對Q960E鋼的單道重熔焊接接頭進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究。以下是他們的主要成果：
1、溫度場預(yù)測
仿真得到的溫度場與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果高度一致，表明軟件能夠準(zhǔn)確捕捉焊接過程中的熱傳導(dǎo)和熱對流行為。這一結(jié)果為后續(xù)的微觀結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力預(yù)測提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
該模型涉及兩塊由 S235-JMP-MPM-sw 鋼制成的鋼板，以及由虛擬機(jī)器人應(yīng)用的單焊道軌跡。
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高分辨率單道激光熔化模擬的加速比
更快的模擬運(yùn)行時(shí)間意味著關(guān)鍵激光焊接應(yīng)用的上市時(shí)間加快。
3. 求解器改進(jìn)
1）改進(jìn)的反射模型
熔體表面的能量反射非常重要，特別是在模擬匙孔時(shí)。FLOW-3D WELD 中改進(jìn)的反射模型提供了更準(zhǔn)確的激光反射表示方法。
二、研究方法
1.離散元方法構(gòu)建粉床模型（FLOW-3D -DEM）
2.確定激光選區(qū)熔化的邊界條件，構(gòu)建熱流CFD模型（FLOW-3D -Weld）
3.使用上述模型研究單道、多道熔池的溫度場和流動(dòng)行為
三、研究結(jié)果 - 單道熔池形貌仿真與實(shí)驗(yàn)對比
熔池形態(tài)對比
用焊接電流分別為100、130、160 A，送粉量為6 g/mm,SiC濃度為1.5%的工藝參數(shù)進(jìn)行熔覆試驗(yàn)，獲得的單層單道熔覆層如圖8所示。可見，焊縫平直，熄弧位置無凹坑且焊縫熔寬一致。
圖9為相機(jī)拍攝的130 A電流下的實(shí)際電弧圖像。呈典型的鐘罩形狀，表明電弧在焊接過程中穩(wěn)定性好，能夠提供穩(wěn)定的熱源熔化和熔覆材料。圖10為對應(yīng)的電弧溫度場數(shù)值模擬結(jié)果。
大綱
本案例為生產(chǎn)消費(fèi)性家庭用之易撥罐，如圖一所示，主要功能為盛裝食物或原料的食品儲(chǔ)存用容器，由于產(chǎn)品為狹長型罐身，決定了公模仁的結(jié)構(gòu)與剛性，在射出過程中模壁易形成模內(nèi)壓，以及因流動(dòng)不平衡導(dǎo)致公模仁翹曲，進(jìn)而產(chǎn)生產(chǎn)品肉厚偏移及嚴(yán)重的包封和結(jié)合線問題。在本研究中，飛綠股份有限公司使用 Moldex3D，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)與射出成型制程，改善狹長形罐身問題所造成的成型缺陷，提升產(chǎn)能與質(zhì)量的穩(wěn)定度
Park等建立了不同長度的石墨烯超級單體，結(jié)果表明，當(dāng)長度低于800nm時(shí)，k呈線性增加，并以聲子單道輸運(yùn)為主，隨著長度的進(jìn)一步增加，k以擴(kuò)散熱輸運(yùn)為主。估計(jì)石墨烯片中k的宏觀極限可達(dá)3200 W/mk。
通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)了尺寸效應(yīng)對導(dǎo)熱性能的重要性。例如，如圖9所示，Lee等人操縱CVD條件來控制多晶石墨烯的晶粒尺寸。
采用功率P=240 W，速度v=0.5 m/s 的電子束掃描參數(shù)進(jìn)行單道掃描成型，其對應(yīng)結(jié)果如圖4(b) 所示。Ti-6Al-4V 材料液相點(diǎn)溫度為1928 K，因此圖中紅色區(qū)域?qū)?yīng)熔池。
方向 (向上, 向下)
角焊縫位置: —— 方向(向上, 向下)
技術(shù)措施:
焊接速度(cm/min): 40～47
擺動(dòng)或不擺動(dòng): 不擺動(dòng)
擺動(dòng)參數(shù): ——
多道焊或單道焊
