CO-,2-氣保焊短路過渡過程的熔滴與熔池行為的仿真研究.pdf

1、CO2氣體保護(hù)焊(簡稱CO2氣保焊)是成本低、變形小、抗油銹、效率高、易于實現(xiàn)自動化等特點的焊接方法，主要應(yīng)用在中、薄板和全位置焊接。短路過渡是CO2氣保焊廣泛采用的一種熔滴過渡形式，在細(xì)焊絲、小電流和低電壓的條件下實現(xiàn)，飛濺大和焊縫成型差，因此，如何控制CO2氣保焊的焊接接頭質(zhì)量是一個重要的研究課題。CO2氣保焊焊接頭質(zhì)量是由熔池行為所決定的，而短路過渡過程中的熔滴行為對熔池行為會產(chǎn)生重要影響，所以研究CO2氣保焊短路過渡時焊接參數(shù)對

2、熔滴與熔池行為的影響對控制焊接接頭的質(zhì)量有重要意義。圍繞熔滴與熔池行為，本文主要從事的研究工作如下：
　　 從CO2氣保焊的特點和熔滴短路過渡的機理出發(fā)，通過對熔滴的行為規(guī)律進(jìn)行深入研究，根據(jù)“質(zhì)量—彈簧”理論分析了焊接參數(shù)對焊短路過渡過程熔滴行為的影響。借助MATLAB的數(shù)值分析平臺，模擬了焊接電流對熔滴的尺寸形狀及過渡頻率的影響，并對熔滴上的主要作用力進(jìn)行了分析。研究表明：電磁力、熔滴的重力、等離子流拉力隨著電流的增大是逐漸

3、增大的。在同一電流下，隨時間增加熔滴持續(xù)長大，各力隨時間的增加而增大，電磁力隨時間以曲線形式增長，重力和等離子流拉力隨時間的變化近似線性增加。熔滴長大的不同階段，其受力大小不同。隨著電流的增加，熔滴的位移逐漸變小，熔滴的平均質(zhì)量下降，熔滴過渡頻率增大。
　　 在短路過渡CO2氣保焊的實際焊接過程中，當(dāng)前焊接溫度場模擬采用的熱源模型中往往忽略熔滴帶入的熱量對熔池溫度場的分布會產(chǎn)生重要的影響。本文建立了適合于CO2氣保焊的雙橢球電弧

4、熱源與熔滴熱源相疊加的一種新型復(fù)合熱源模型；利用有限元軟件ANSYS對低碳鋼焊件的溫度場動態(tài)演變規(guī)律進(jìn)行了模擬和計算，并通過實驗進(jìn)行驗證。研究結(jié)果表明，利用復(fù)合熱源模型比單一的雙橢球熱源模型的模擬結(jié)果更接近于實驗測試結(jié)果，驗證了改進(jìn)復(fù)合熱源模型的準(zhǔn)確性、有效性與實用性。
　　 在上述研究基礎(chǔ)上，結(jié)合CO2氣保焊焊接工藝性能特點，用ANSYS軟件研究焊接參數(shù)與熔池幾何形狀之間的關(guān)系，進(jìn)行相應(yīng)的焊接工藝實驗，并且對模擬結(jié)果和實際測量