公开(公告)号：CN117951936A

公开(公告)日：2024-04-30

申请号：CN202311825187.4

申请日：2023-12-27

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院

发明人： 陈纪城 ,  魏艳红 ,  王琦 ,  漆哲民 ,  孔祥浩 ,  杨云龙

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F30/28 ,  G06F17/11 ,  G06F111/10 ,  G06F113/08 ,  G06F119/08 ,  G06F119/14

摘要： 本发明公开了一种磁场辅助激光焊接过程热‑流‑电磁耦合数值建模方法，属于焊接过程数值模拟技术领域，主要用于外加磁场条件下铝合金激光焊接过程熔池动力学计算，动态再现熔池的传热与流动行为。该方法构建了耦合洛伦兹力的动量守恒方程，耦合焦耳热的能量守恒方程，以及适用于导电流体介质的磁扩散方程，实现了温度、速度、压力、电流密度及磁感应强度的耦合建模。采用有限体积法与SIMPLE算法对控制方程进行离散与迭代求解。本发明充分考虑了磁场辅助条件下磁流体介质的双扰动效应，能够精确求解磁控条件下铝合金激光焊接熔池温度场、速度场与电磁场分布，揭示外加磁场对熔池宏观动力学行为的作用机制及影响规律。

公开(公告)号：CN117540646A

公开(公告)日：2024-02-09

申请号：CN202311235612.4

申请日：2023-09-22

申请人： 南京航空航天大学 ,  南京航空航天大学无锡研究院

发明人： 陈纪城 ,  唐枫叶 ,  魏艳红 ,  王猛 ,  蔡佳思

IPC分类号： G06F30/28 ,  G06F111/10 ,  G06F113/08 ,  G06F119/14

摘要： 本发明公开了一种适用于激光焊接传热计算能量加载位置的确定方法，旨在解决激光深熔焊CFD数值计算中激光束与匙孔壁能量耦合计算精度低、算法实施复杂的难点。该方法以VOF输运方程更新计算域VOF函数分布为应用前提，最终确定激光能量的加载位置，可得到激光能量源项。具体为：基于VOF输运方程的计算结果，采用代数方法重构LS场以表征当前时刻的熔池自由表面位置，并计算LS函数的梯度作为界面法向量；然后，根据单元中LS函数特征定位界面网格，结合激光光束传播路径来确定激光能量加载位置。本发明对激光深熔焊激光束‑匙孔壁能量耦合计算具有良好的适用性，算法简洁便于实施，同时可保证界面法向量计算的高精度。

公开(公告)号：CN117900636A

公开(公告)日：2024-04-19

申请号：CN202311824096.9

申请日：2023-12-27

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院

发明人： 陈纪城 ,  漆哲民 ,  魏艳红 ,  王猛 ,  金洪西 ,  孔祥浩 ,  杨云龙 ,  韩海波

IPC分类号： B23K26/26 ,  B23K33/00 ,  B23K103/14

摘要： 本发明公开了一种改善钛合金薄板卷圆后含V型缺口的激光拼焊工艺，属于高能束焊接技术领域。该工艺针对薄壁筒体类卷圆机加工后在纵焊缝处存在V型缺口导致拼焊过程不稳定，进而产生焊偏、漏焊等问题，采用低频脉冲激光作为焊接热源，同时配合较大的焦点光斑尺寸，在获得足够的填隙金属量的同时提高了焊点冷却速率，实现了1.5mm厚度薄板钛合金在与水平面夹角呈10°装配条件下的不填丝激光焊接，焊缝连续性与均匀性良好，无明显焊接缺陷，V型缺口最大间隙达到了板厚的23％，近似表达了筒体类零件的实际生产焊接过程。该工艺能够在显著降低钛合金薄板卷圆后含V型缺口的焊接敏感性，改善焊缝成形质量。本发明对于促进激光焊接工艺在薄板拼焊领域的应用与发展具有重要意义。

公开(公告)号：CN117532142A

公开(公告)日：2024-02-09

申请号：CN202311235456.1

申请日：2023-09-22

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院 ,  南京航空航天大学

发明人： 陈纪城 ,  唐枫叶 ,  魏艳红 ,  郭凯 ,  王琦

IPC分类号： B23K26/0622 ,  B23K26/073 ,  B23K26/21

摘要： 本发明公开了一种改善装配误差下薄板钢材对接焊缝成形与性能的脉冲激光焊接工艺，属于薄板焊接技术领域。该工艺针对长直薄板焊接过程由于存在对接间隙和边缘错位而导致的焊缝成形不良，出现未熔透、接头性能丢失等问题，在不额外增加设备、不填丝的情况下，采用脉冲激光焊工艺，调整脉冲波形为方波，选择较低的脉冲频率保证焊点间的有效重叠，配合适当的焊接速度与激光光斑尺寸保证足够的激光热输入和熔池冷却时间，实现了1.8mm厚度低碳钢薄板在对接间隙为0.3mm、边缘错位为0.6mm装配条件下的对接焊接过程，焊缝表面成形均匀，连续率为100％，无明显焊接缺陷，接头力学性能良好，有效装配间隙与错边量分别达到了板厚的16.67％和33.33％。该工艺能够有效降低薄板金属对接焊的装配敏感性，改善焊缝成形与性能。本发明对于促进脉冲激光焊接工艺在薄板焊接领域的应用与发展具有重要意义。

公开(公告)号：CN116361993A

公开(公告)日：2023-06-30

申请号：CN202211741686.0

申请日：2022-12-28

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院

发明人： 陈纪城 ,  唐枫叶 ,  郭凯 ,  王猛 ,  刘湘波 ,  魏艳红

IPC分类号： G06F30/20 ,  G06F17/10 ,  G06F119/02

摘要： 本发明公开了一种适用于激光焊接仿真的三维多相流快速泊松求解方法，旨在解决不可压Navier‑Stokes方程中压力Poisson模块求解计算资源消耗大，标准快速求解器对多相流问题不适用、收敛性差的难点。该快速泊松求解方法以投影法处理速度压力耦合为应用前提，主要实施在动量守恒方程求解环节。具体为：基于投影法解耦速度压力，利用分裂算法更新中间速度场，然后将标准压力Poisson方程中具有不连续系数的压力梯度项拆分为常数项和可变项两部分，在此基础上修正标准压力Poisson方程和速度校正方程，最后，针对修正后的压力Poisson方程，采用离散余弦变换进行快速求解。本发明对激光深熔焊传热‑流动‑相变耦合建模求解具有良好的适用性，与超松弛迭代算法相比，加速比可达约六倍。

公开(公告)号：CN116175076A

公开(公告)日：2023-05-30

申请号：CN202211741690.7

申请日：2022-12-28

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院

发明人： 陈纪城 ,  金洪西 ,  郑正

IPC分类号： B23P6/00 ,  B23K9/16

摘要： 本发明公开了一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，适用于镍基合金缺陷修补领域。该工艺针对K423A等高铝、钛(Al+Ti＞6％)镍基高温合金铸造缺陷修补过程易出现结晶裂纹、液化裂纹、气孔等缺欠问题，在不改变焊接方法，保证低成本和高适用性的前提下，采用焊前预热处理，选择成分相匹配的焊丝，搭配合适的TIG电流、电压参数、修补路径和焊后热处理，实现了高Al、Ti镍基铸造合金位于曲面区域的冶金缺陷TIG修补，修补区域与基体过渡较为平滑，表面及内部无缺陷，满足修补要求。该工艺能够显著提高Al、Ti镍基合金冶金缺陷修补成功率，降低精铸件次品率，节约生产成本。本发明对促进采用手工TIG焊修补高Al、Ti镍基合金冶金缺陷的推广和应用具有重要意义。

公开(公告)号：CN115906705A

公开(公告)日：2023-04-04

申请号：CN202211597561.5

申请日：2022-12-13

申请人： 南京航空航天大学无锡研究院 ,  南京航空航天大学

发明人： 陈纪城 ,  王琦 ,  唐枫叶 ,  蔡佳思 ,  魏艳红

IPC分类号： G06F30/28 ,  G06F111/10 ,  G06F113/08 ,  G06F119/08 ,  G06F119/14

摘要： 本发明公开了一种航空钛合金表面激光制孔三维数值建模方法，属于材料加工数值模拟技术领域。本发明将三维激光制孔过程处理为气液固三相共存的强蒸发多相多物理场耦合问题，采用流体体积法和水平集法耦合算法对气‑液界面进行追踪，建立激光制孔过程的高斯热源模型，基于光束追踪思想处理每束激光与金属材料的相互作用。采用计算流体力学软件Fluent进行子程序开发与边界条件设置，实现激光制孔过程的温度场、速度场及相分布的动态模拟。本发明能够合理再现激光制孔过程中的传热、液相流动和相变行为，揭示激光制孔过程的成形机理。