等离子弧焊接熔池和小孔形成过程数值分析

摘要：

目的 研究等离子弧焊接穿孔过程中熔池内部的金属流动情况和小孔动态变化过程.方法 通过"传热-熔池流动-小孔"之间的相互耦合关系,建立了等离子弧焊接穿孔过程的数值分析模型,通过 VOF 方法追踪了小孔界面,采用FLOW-3D软件模拟了等离子弧焊接熔池和小孔的形成过程,定量计算了等离子弧焊接温度场、熔池流场及小孔形状;分析了等离子弧焊接熔池和小孔行为;并通过等离子弧焊接实验数据验证了模拟结果.结果 当焊接时间为0～1.0 s时,小孔深度曲线与熔深曲线几乎相同,小孔底部紧贴熔池底部;在2.8 s以后,小孔深度曲线与熔深曲线有一定距离,小孔深度曲线在一定范围内波动,等离子弧焊接电弧挖掘作用到达极限,电弧压力与其他力达到平衡状态.模拟的焊缝熔深为 8.04 mm、熔宽为13.20 mm,实验测得的焊缝熔深为8.00 mm、熔宽为13.42 mm.结论 构建的随小孔动态变化的曲面热源模型和电弧压力模型可以描述等离子弧焊接过程中的电弧热-力分布;模拟出了等离子弧焊接熔池和小孔动态演变过程;模拟得到的等离子弧焊接焊缝形貌与实验测得的焊缝形貌基本吻合.

关键词：等离子弧焊接、熔池、小孔、热源模型、数值分析

所属期刊栏目：15

分类号：TG456.2(焊接、金属切割及金属粘接)

在线出版日期：2023-08-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：178-190