徐斌
,
胡庆贤
,
陈树君
,
蒋凡
,
王晓丽
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00518
基于流体动力学原理, 同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响, 建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型. 利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用, 提出了可以维持小孔稳定的“孔内固体搅动式”计算方法. 为了提高计算效率, 建立了相对焊缝纵截面对称的计算区域; 计算过程利用流体体积函数(VOF)法追踪小孔边界, 基于FLUENT软件对穿孔型等离子弧准稳态焊接过程进行了数值模拟, 得到了准稳态焊接过程中小孔、熔池及流场的动态变化行为, 分析了穿孔型等离子弧焊接(K-PAW)准稳态过程的稳定性, 探讨了影响小孔稳定的工艺因素, 最后进行了计算模型的验证实验. 结果表明, 在设定的焊接工艺参数下, 3.0 s之后焊接过程达到准稳态, 准稳态焊接过程中小孔前壁熔池较薄, 平均厚度为0.6 mm, 且小孔前壁有一定倾斜现象, 使得背面小孔中心相对焊接中心向后偏移, 焊接不同时刻偏移量在0.46~0.97 mm之间波动. 在准稳态焊接过程中熔池内存在稳定的逆时针涡流, 计算所得的背面小孔宽度与实验结果吻合良好.
关键词:
K-PAW准稳态过程
,
小孔
,
熔池
,
流场
,
数值模拟
方臣富
,
陈志伟
,
胥国祥
,
胡庆贤
,
周航宇
,
时振
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00296
采用缆式焊丝进行CO2气体保护焊,利用焊接电弧多信息采集系统拍摄了缆式焊丝CO2气体保护焊电弧形态图像;用数码相机拍摄无缺陷焊缝横截面照片.基于实验结果分析了缆式焊丝CO2气体保护焊工艺机理.建立了缆式焊丝CO2气体保护焊有限元模型,对该工艺下温度场、应力-应变场进行了数值模拟.结果表明,缆式焊丝CO2气体保护焊具有束状电弧,其由多弧旋转耦合而成,热流密度更为集中;当缆式焊丝CO2气体保护焊单位长度焊缝的热输入为单焊丝CO2气体保护焊的2.9倍时,其熔深与熔宽分别为单丝CO2气体保护焊的4倍和1.7倍;在相同焊接条件下,缆式焊丝CO2气体保护焊热效率与埋弧焊相近,残余应力场分布与埋弧焊相似,但熔深大于埋弧焊,熔宽、热循环峰值温度、热影响区宽度均小于埋弧焊.焊缝横断面的计算结果与实验结果吻合较好,证明了所建热源模型的准确性.
关键词:
高效焊接
,
缆式焊丝
,
气体保护焊
,
工艺机理
,
有限元分析
徐斌
,
胡庆贤
,
陈树君
,
蒋凡
,
王晓丽
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00518
基于流体动力学原理,同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响,建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型.利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用,提出了可以维持小孔稳定的“孔内固体搅动式”计算方法.为了提高计算效率,建立了相对焊缝纵截面对称的计算区域;计算过程利用流体体积函数(VOF)法追踪小孔边界,基于FLUENT软件对穿孔型等离子弧准稳态焊接过程进行了数值模拟,得到了准稳态焊接过程中小孔、熔池及流场的动态变化行为,分析了穿孔型等离子弧焊接(K-PAW)准稳态过程的稳定性,探讨了影响小孔稳定的工艺因素,最后进行了计算模型的验证实验.结果表明,在设定的焊接工艺参数下,3.0s之后焊接过程达到准稳态,准稳态焊接过程中小孔前壁熔池较薄,平均厚度为0.6 mm,且小孔前壁有一定倾斜现象,使得背面小孔中心相对焊接中心向后偏移,焊接不同时刻偏移量在0.46～0.97 mm之间波动.在准稳态焊接过程中熔池内存在稳定的逆时针涡流,计算所得的背面小孔宽度与实验结果吻合良好.
关键词:
K-PAW准稳态过程
,
小孔
,
熔池
,
流场
,
数值模拟
