CMT焊接溫度場(chǎng)及熔池流場(chǎng)的研究.pdf

1、CMT是一種新型的低熱輸入焊接工藝,本文在傳熱學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上,結(jié)合CMT焊接工藝特點(diǎn),熔滴過渡在一冷一熱不斷交替中完成,建立了CMT焊接三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型。研究對(duì)于精確描述CMT焊接動(dòng)態(tài)過程,深入理解CMT焊接動(dòng)態(tài)過程中所發(fā)生的現(xiàn)象和規(guī)律將具有重要作用。
　　利用所建立的數(shù)學(xué)模型,研究了2號(hào)基準(zhǔn)參數(shù)下CMT焊接過程中溫度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)分布以及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果顯示,隨著焊接過程的進(jìn)行,溫度升高,熔池長(zhǎng)大,流速

2、增大,溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍也逐漸擴(kuò)大,且熱源前方等溫線分布比較密集,溫度梯度較大,后方等溫線分布相對(duì)稀疏,溫度梯度較小,流體從熱源中心向熔池周圍擴(kuò)散。當(dāng)焊接過程達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)之后,溫度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)的分布基本穩(wěn)定,整個(gè)焊接過程中熔池的最高溫度達(dá)到2047K,熔池流體的最大流速為0.069m/s。
　　在所建立的模型基礎(chǔ)上,改變焊接工藝規(guī)范參數(shù),研究了焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)CMT焊接溫度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)的影響規(guī)律。計(jì)算表明,不同規(guī)范參數(shù)下CMT焊接溫

3、度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)的分布形狀大致相同。但是隨著焊接速度的增大,溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍減小,熔池大小、最高溫度和流體流速減小,焊接過程中,1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)參數(shù)下熔池最高溫度分別為2125K、2047K、1938K,熔池流體最大流速分別為0.076m/s、0.069m/s、0.054m/s;而隨著焊接電流的增大,溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍增大,熔池大最高溫度和流體流速增大,整個(gè)焊接過程中,2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)參數(shù)下熔池最高溫度分別為2047K、1926K、

4、2218K,熔池流體最大流速分別為0.069m/s、0.048m/s、0.085m/s。
　　在CMT焊接冷-熱交替階段,研究了一個(gè)脈沖周期內(nèi)峰值溫度和基值溫度作用下的焊接溫度場(chǎng)和熔池流場(chǎng)的變化過程。計(jì)算表明,峰值溫度和基值溫度作用下的溫度場(chǎng)基本沒有變化,流場(chǎng)分布形狀也大致相同,但是在該脈沖周期內(nèi)峰值溫度下熔池的最大流速為0.055m/s,基值溫度下熔池的最大流速為0.006m/s。
　　在2號(hào)參數(shù)的基礎(chǔ)上,分別計(jì)算了在各項(xiàng)