脈沖GTAW和CMT焊接過程傳熱、傳質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)值模擬.pdf

1、電弧焊是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。脈沖GTAW焊的表面焊波對(duì)焊接件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、焊接接頭的強(qiáng)度和疲勞壽命等有重要影響，表面焊波的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，包含多個(gè)機(jī)理。汽車輕量化，使“鋁+鋼”異種金屬的連接成為焊接領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一，由于傳統(tǒng)的GMAW焊焊接“鋁+鋼”異種金屬缺陷多，一種新型的CMT-GMAW焊接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
　　本研究中，建立了脈沖電流下鎢極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW)的三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型，研究了焊接過程中的熔池輸運(yùn)現(xiàn)

2、象及其對(duì)焊縫成形的影響。模擬了不同條件下熔池內(nèi)瞬態(tài)溫度和速度分布、熔池形態(tài)變化以及焊縫形狀。研究表明，電流方式對(duì)GTAW焊接的熔池行為和焊縫形狀有重要的影響。在脈沖電流下，電流強(qiáng)度的波動(dòng)造成熔池周期性的振蕩和凝固速率的變化，從而在焊縫表面產(chǎn)生焊波。連續(xù)電流下，熔池的形態(tài)變化和凝固是連續(xù)的過程，不會(huì)產(chǎn)生焊波。焊接電流強(qiáng)度增加導(dǎo)致作用于工件的電弧熱效應(yīng)加強(qiáng)，熔池的尺寸和熔深顯著增加;脈沖電流頻率增加，導(dǎo)致沿焊接方向上的凝固速率減小，焊波的間

3、距和高度減小;降低焊接速度有助于減小焊波間距，但是，導(dǎo)致有效熔深降低。
　　同時(shí)，建立了三維非穩(wěn)態(tài)CMT熔—釬焊模型，模擬了1 mm厚鋁合金和1 mm厚鍍鋅鋼板的CMT熔—釬焊的輸運(yùn)過程，為了便于釬焊，在項(xiàng)部金屬板上設(shè)置了小孔或凹槽。模擬了CMT焊接的整個(gè)過程，包括等離子電弧的形成和變化、焊絲的上下移動(dòng)過程、熔滴的生長、熔滴過渡、熔池動(dòng)態(tài)行為、鍍鋅層的蒸發(fā)及在電弧中的擴(kuò)散。研究結(jié)果表明，由于鋅層從金屬板表面蒸發(fā)，鋅蒸汽到電弧區(qū)的擴(kuò)