ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹焊接方案优化

利用试验及数值模拟技术研究了ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹的焊接变形规律,模拟和实际测量的比较验证了模拟的准确性,从而得到了U 型夹焊缝变形的基本规律,并改进现有夹具类型。基于验证好的热力边界条件以及优化的夹具,对三种焊接方案的U 型韧性夹的焊接变形进行了计算,从而提出了极向场磁体支撑制造的优化方案。优化后的焊接方案将焊接变形控制在0.6mm 以内。     

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利用试验及数值模拟技术研究了ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹的焊接变形规律,模拟和实际测量的比较验证了模拟的准确性,从而得到了U 型夹焊缝变形的基本规律,并改进现有夹具类型。基于验证好的热力边界条件以及优化的夹具,对三种焊接方案的U 型韧性夹的焊接变形进行了计算,从而提出了极向场磁体支撑制造的优化方案。优化后的焊接方案将焊接变形控制在0.6mm 以内。     

ITER PF支撑结构焊接技术

介绍了ITER PF 支撑结构制造工艺及焊接技术方案,阐述了对控制焊接变形应力、提高低温冲击韧性、控制焊缝铁素体含量等采取的技术措施。焊后应力消除方案以及防变形措施使得加工精度和成品质量得到了提高。     

KTX真空室支撑焊接设计及有限元分析

提出了一种KTX 真空室支撑焊接方案,并利用有限元方法模拟计算了焊接温度场分布及焊接残余应力场分布。通过理论分析和有限元分析相结合的方法,对焊缝结构进行了强度分析。分析结果验证了焊接结构的可靠性,并为真空室支撑结构的焊接工艺提供了理论依据。     

1.2m轻量化SiC主镜支撑系统优化设计

针对1.2 m轻量化SiC主镜,提出了轴向支撑采用18点Whiffle-tree结构结合压杆结构,侧向支撑采用A-Frame柔性机构结合切向支撑机构的支撑方案。从原理上对该主镜支撑方案进行了分析,说明了采用以上两种结构的优点;通过有限元方法对各个机构参数进行了分析、优化,并对整体结构进行了静力学以及热学仿真。实验显示：在参考温度下主镜面形精度（RMS）值为3.5 nm;温差达到40℃时,RMS值为11.1 nm。该设计方案满足了1.2 m轻量化SiC主镜的支撑要求,同时可以很好地抵消热应力对主镜的影响。     

B型套筒角焊缝缺陷相控阵超声检测定量方法

B型套筒修复作为油气管道修复的主要方式之一,在其修复的焊接过程中,该结构的环形角焊缝内部常常出现以气孔、夹渣为代表的孔型缺陷。这类缺陷由于角焊缝特殊的结构,在利用相控阵超声无损检测技术对其检测时,难以对其进行定量分析。通过数值模拟和实验,发现通过相控阵超声扇扫得到缺陷回波信号峰值与孔型缺陷直径呈正相关,为孔型缺陷的定量分析提供了一种可靠的手段。     

HT-7U超导托卡马克冷质部件支撑结构方案

介绍了用于HT—7U超导托卡马克装置冷质部件支撑的柔性支撑结构，设计了支撑整个纵场系统及极各场系统的结构方案，对支撑结构进行了传热分析、应力分析和稳定性分析。     

HL-2M 支撑系统制造工艺研究

在 HL-2M 装置支撑组件的研制中，采用了特制控氮不锈钢、结合 GMS310 焊丝和 Ar(96%)+N2(4%) 保护气体的焊接工艺以及低速和大进给量的机加方式把磁导率控制在≤1.03 的设计范围内。为保障 HL-2M 装置装 配时线圈系统的精确定位和安装，在研制阶段对极向场线圈支撑子系统进行了预装。     

大口径平背形主镜支撑方式的选择

支撑方式对主镜面形的变化有十分重要的影响。为了使主镜的安装支撑既能保证面形变化最小,又能保证在不同仰角时位置不变动,需要对主镜的支撑方式进行分析和选择。通过对一个口径为600mm、中心孔径为200mm、光学表面曲率半径为2130mm的实体镜在各种支撑情况下的变形大小进行分析,并综合考虑加工、一阶共振频率及工作时的旋转因素后,最终确定了一种满足设计要求的优选支撑方案。     

FAIR收集环超导二极磁体支撑设计与热负荷分析

为保证FAIR收集环(Collector ring-CR)超导二极磁体工作过程中的磁场位形符合设计要求,同时保证由磁体支撑带来的热负荷小于设计要求,用CATIA软件建立了不同结构的磁体支撑3D模型,并用ANSYS有限元分析软件对建立的模型进行了低温热负荷分析和结构分析。通过比较分析的结果和对磁体支撑结构进行的进一步优化,确定了316LN+G10材料的支撑结构,为收集环超导二极磁体工程制造提供了参考。     

HL-2M真空室支撑耳轴锻件的研制

介绍了HL-2M 真空室支撑耳轴的整体异型锻件的制造工艺流程,从锻件本体上切取试样进行了材料检测。检测结果表明,所试制的耳轴锻件表面和芯部位置的屈服强度分别为1100MPa 和1057MPa,两位置的材料晶粒度等级都达到4 级,各项力学性能指标均满足设计要求。     

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The manufacturing process of integral special-shaped forgings of the HL-2M vacuum vessel support trunnion was introduced, and the material testing was conducted by cutting the samples from the forging body. The test results show that the yield strength of the surface and core position of the trunnion forgings are 1100MPa and 1057MPa respectively, the grain size grade of those two positions can be up to grade 4, and all mechanical performance parameters can meet the design requirements.     

基于微蒸发腔制冷的大功率激光二极管制冷组件

利用节流的高压冷却介质在微蒸发腔内相变吸热,设计了一种用于大功率激光二极管制冷的封装组件。该组件采用高热导的无氧铜,用精密线切割、化学腐蚀等技术制作微蒸发腔,再通过自制的焊接设备完成制冷组件的封装。按照大功率激光二极管条的发热模型,理论上对微蒸发腔制冷组件的温度分布进行了数值模拟,结果与60 W激光二极管条的散热实验符合较好,得到制冷剂流量为23 m L/min时的热阻为0.289℃/W。     

5083铝合金光纤激光-TIG复合焊接工艺研究

采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机,对4mm厚5083H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)复合焊接焊缝成形的影响规律,并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明,光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金,能够明显改善焊缝成形,提高焊接过程稳定性,特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著;光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接,采用激光在前的方式,电弧电流150A,且热源间距不大于4mm,可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝,焊缝无气孔和裂纹缺陷,其表面有少量的下凹;复合焊接接头抗拉强度为318MPa,达到母材强度的93%,延伸率为7.6%,高于单光纤激光焊接,断口分析为韧性断裂。     

一种低温制冷机涨圈工艺研究

针对3J3带材的材料及热处理特性,采用淬火软化、线割成条状、装入定型胎具、回火定型、加工端面及内外圆的成熟工艺,将0.8厚的3J3带材加工成0.6厚非标异型形状的二级涨圈。每一个步骤都介绍了相应的工装;由工装和机加设备保证二级涨圈的尺寸精度和表面粗糙度。对二级涨圈这一制冷机关键零件的加工工艺进行了探索与研究。     

基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中,准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线,计算了794.8 nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线,利用高速摄影获得了794.8 nm特征谱的电弧图像,根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。     

ITER边缘局域模线圈研制焊接形变测量研究

针对ITER 边缘局域模(ELM)线圈在研制和焊接过程中的焊接形变测量问题,提出了一种基于激光扫描和逆向建模技术的线圈焊接形变量检测方法。实验表明,该方法对曲面的检测精度可以优于0.1mm,有效地解决了焊接过程中的焊接形变定量检测难题。在ITER ELM线圈焊接工艺改进和评定中,用该方法完成了焊接过程中线圈和工装的形变量的测量,为焊接工艺评估提供了可靠的定量数据。     

Grain fragmentation in ultrasonic-assisted TIG weld of pure aluminum

Under the action of acoustic waves during an ultrasonic-assisted tungsten inert gas (TIG) welding process, a grain of a TIG weld of aluminum alloy is refined by nucleation and grain fragmentation. Herein, effects of ultrasound on grain fragmentation in the TIG weld of aluminum alloy are investigated via systematic welding experiments of pure aluminum. First, experiments involving continuous and fixed-position welding are performed, which demonstrate that ultrasound can break the grain of the TIG weld of pure aluminum. The microstructural characteristics of an ultrasonic-assisted TIG weld fabricated by fixed-position welding are analyzed. The microstructure is found to transform from plane crystal, columnar crystal, and uniform equiaxed crystal into plane crystal, deformed columnar crystal, and nonuniform equiaxed crystal after application of ultrasound. Second, factors influencing ultrasonic grain fragmentation are investigated. The ultrasonic amplitude and welding current are found to have a considerable effect on grain fragmentation. The degree of fragmentation first increases and then decreases with an increase in ultrasonic amplitude, and it increases with an increase in welding current. Measurement results of the vibration of the weld pool show that the degree of grain fragmentation is related to the intensity of acoustic nonlinearity in the weld pool. The greater the intensity of acoustic nonlinearity, the greater is the degree of grain fragmentation. Finally, the mechanism of ultrasonic grain fragmentation in the TIG weld of pure aluminum is discussed. A finite element simulation is used to simulate the acoustic pressure and flow in the weld pool. The acoustic pressure in the weld pool exceeds the cavitation threshold, and cavitation bubbles are generated. The flow velocity in the weld pool does not change noticeably after application of ultrasound. It is concluded that the high-pressure conditions induced during the occurrence of cavitation, lead to grain fragmentation in a pure aluminum TIG weld during an ultrasonic-assisted TIG welding process.