冷金属过渡电弧增材制造高强钢过程中温度场的数值模拟

摘要：

基于冷金属过渡(CMT)高频熄弧的特性,在双椭球热源模型的基础上建立了动态热源模型,采用ABAQUS软件建立了高强钢CMT电弧增材制造单道十层成形件的有限元模型,对成形过程中的温度场进行模拟,并与试验结果进行对比;采用模拟方法研究了层间冷却时间(30,60,90 s)和基板预热温度(20,200,300 ℃)对温度场的影响规律.结果表明:模拟得到基板表面距焊道中心20.5 mm处的热循环曲线的变化趋势与试验结果基本一致,波峰和波谷温度的相对误差均在10％以内,证明了模型的准确性.沉积下一层时仅对前一层起到重熔作用;在沉积过程中,熄弧端的峰值温度高于起弧端,而在冷却过程中,两端温度差逐渐降低.随着层间冷却时间的延长,熔池最高温度降低且熔池存在的时间变短,在冷却阶段的冷却速率增大但其增大的程度降低,成形件两端温度差降低,最佳层间冷却时间为90s;随着基板预热温度的升高,熔池的最高温度和熔池尺寸均增加,最大波谷温度差先减小后增大,在基板预热200 ℃条件下,成形件的最大波谷温度差最小,温度分布更加均匀.

关键词：CMT电弧增材制造、温度场、动态热源模型、层间冷却时间、基板预热温度

所属期刊栏目：48

分类号：TG402(焊接、金属切割及金属粘接)

在线出版日期：2024-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：100-107