旋轉電弧傳感器平板堆焊氣流場及電弧溫度場仿真.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：415914114036南昌大學專業(yè)學位研究生學位論文旋轉電弧傳感器旋轉電弧傳感器平板堆焊平板堆焊氣流場及氣流場及電弧電弧溫度場仿真溫度場仿真SimulationoftheGasFlowFieldArcTemperatureFieldoftheRotatingArcSensFlatSurfacing鐘慶飛培養(yǎng)單位（院、系）：機電工程學院指導教師姓名、職稱：毛志偉副教授專業(yè)學位種類：工程碩士專業(yè)領域名稱：機械工

2、程論文答辯日期：2016年月日答辯委員會主席：評閱人：2016年月日摘要摘要焊接過程中電弧和熔滴會影響保護氣的保護效果，保護效果對焊接質量至關重要，關于旋轉電弧傳感器焊接保護效果的研究還未見報道。旋轉電弧因為具有旋轉特點，其形成過程比傳統(tǒng)電弧更復雜。常規(guī)實驗方法對電弧產(chǎn)生機理研究存在一定局限性。本文在磁流體動力學、流體體積函數(shù)以及有限元理論的基礎上，建立了GMAW電弧、旋轉電弧及壓縮旋轉電弧的三維數(shù)學模型，提出電弧模型的基本假設，給出氬

3、氣和空氣的熱力學與輸運性質參數(shù)，確定合理的邊界條件。利用ANSYSCFX有限元軟件對電弧等離子體的物理特性進行數(shù)值模擬分析，得到了在電弧和熔滴影響下保護氣的保護效果。論文首先結合MHD和VOF法對GMAW焊接過程中氣體流場進行了研究，并著重研究了電弧及熔滴對氣流場的影響，獲得了其流場分布。研究結果表明，電弧產(chǎn)生的高溫高電磁力引起了強烈的湍流擴散效應，導致氣體速度大大提高并強烈向電弧中心聚集，相對于忽略電弧影響時，氬氣的保護范圍明顯減少；

4、相對于忽略熔滴影響時，熔滴導致電弧溫度下降且電弧形態(tài)也發(fā)生了改變，溫度降低直接使氣體的湍流擴散效應減弱，其保護效果得到明顯改善。其次對旋轉電弧焊接過程氣體流場進行了研究，研究結果表明，在考慮電弧而忽略熔滴影響的情況下，旋轉電弧的形態(tài)及溫度分布類似于同等條件下的GMAW電弧，但在工件表面氬氣的分布規(guī)律不同，GMAW氬氣的分布基本是對稱的，而旋轉電弧左邊的保護效果遠好于右邊，這是由于導電桿的偏心及焊絲旋轉導致的；考慮熔滴影響時，旋轉電弧的溫

5、度比GMAW溫度低，這是由于焊絲旋轉導致熔滴受到了一個離心力，使熔滴滴落加速，熱量被帶走的更快的緣故。最后對壓縮旋轉電弧焊接過程氣體流場進行了研究，研究結果表明，考慮電弧影響時，電弧形態(tài)和普通旋轉電弧幾乎沒有差別，但溫度要比普通旋轉電弧高，壓縮的旋轉電弧保護氣體的保護效果略差于普通的旋轉電弧，這是由于溫度的增加，氣體湍流擴散效應更強的緣故。以上研究成果，可為旋轉電弧焊接工藝參數(shù)的選擇，噴嘴結構設計、熔池研究等提供理論參考。關鍵詞：關鍵詞