【摘要】：超聲波釬焊在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日趨廣泛,主要得益于焊接時液相中的空化效應(yīng)對母材表面氧化膜的破除作用。而本課題主要針對超聲輔助釬焊鋪展過程中所產(chǎn)生的聲空化行為進行了研究。針對不同性質(zhì)的母材,首先采用了ANSYS軟件對其進行了諧響應(yīng)分析,了解了釬料槽中軸線方向的振動分布為二次函數(shù)式的規(guī)律,并且鈦合金表面的振動強度大于鋁合金表面強度。然后采用高速攝影系統(tǒng)對超聲作用下的聲致鋪展過程進行了拍攝。在加載的超聲振動條件不同的情況下,液態(tài)金屬的鋪展過程表現(xiàn)出了不同的特征,包括鋪展的周期性,表面霧化及漣漪波紋等現(xiàn)象,并由此總結(jié)了液態(tài)金屬聲致鋪展過程中的表面動態(tài)特征,鋪展規(guī)律和采用不同試驗條件后對鋪展行為的影響。之后利用CFD軟件Fluent對液態(tài)金屬的聲致鋪展過程采用多種更詳細的參數(shù)進行了模擬,得出了在一定范圍內(nèi),提高振幅和頻率可以增大鋪展范圍的結(jié)論。通過使金屬液滴在玻璃板表面聲致鋪展,使用高速攝影系統(tǒng)對整個鋪展界面上產(chǎn)生的空化現(xiàn)象進行了拍攝觀察。在不同的實驗條件下,空化效應(yīng)也在氣泡密度,氣泡分布,空化率的大小等方面表現(xiàn)出了差異。然后在觀察空蝕對母材的破壞效應(yīng)后,得出了超聲振幅的增大可以提升空化強度的結(jié)論,并對空蝕特征和空蝕效應(yīng)進行了分析。隨后采用了CFD軟件Fluent對液態(tài)金屬的空化效應(yīng)進行了模擬,從數(shù)值的角度對流體中壓力變化對空化進程的影響,流體中速度場的分布規(guī)律以及空化率進行了分析和總結(jié)。應(yīng)用流體力學(xué)公式,對聲空化動態(tài)過程的控制方程進行推導(dǎo),并針對液態(tài)金屬的物理特征對控制方程進行了一些近似和簡化。然后從質(zhì)量守恒條件,動量守恒條件和邊界條件三個方面對空化泡在液態(tài)金屬中運動的動力學(xué)方程進行了推導(dǎo)并利用這些方程構(gòu)建的空化物理模型對聲致空化過程和效應(yīng)進行了分析,闡明了液態(tài)金屬的蒸發(fā)速度與凝結(jié)速度之間的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG454

【參考文獻】

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本文編號：2646601