CO2氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、短路過(guò)渡作為CO2氣保焊的重要過(guò)渡方式，廣泛應(yīng)用于低碳鋼和低合金鋼結(jié)構(gòu)件的薄板和中厚板的焊接中，但飛濺率大，焊縫成形質(zhì)量差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致焊材及能量的利用率降低。數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法揭示焊接電流控制波形參數(shù)和短路過(guò)渡行為之間的定量關(guān)系，研究熔滴和熔池之間的相互影響規(guī)律，這對(duì)于改善短路過(guò)渡CO2氣體保護(hù)焊工藝參數(shù)，提高低碳鋼和低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)水平并降低焊接成本，具有十分重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　 從根本上

2、講，熔滴過(guò)渡行為是高溫流體在焊接電流產(chǎn)生磁場(chǎng)作用下的動(dòng)力學(xué)行為，因此本文根據(jù)CO2氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡工藝特點(diǎn)，短路前與短路后采取不同的計(jì)算區(qū)域與控制方程。采用磁流體動(dòng)力學(xué)理論，考慮電磁收縮力、表面張力、蒸發(fā)反力以及焊絲熔化速度關(guān)于焊接電流波形和電弧電壓的函數(shù)，建立綜合描述CO2氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。采用流體體積函數(shù)法(VOF)追蹤流體邊界，采用有限體積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散，采用PISO算法求解離散的控制方程組。
　

3、　 采用磁流體動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算熔滴過(guò)渡過(guò)程中液態(tài)金屬的電場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度，電流密度和電磁收縮力，分析電磁收縮力和表面張力對(duì)熔滴過(guò)渡動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響，揭示了電磁收縮力這一熔滴過(guò)渡主要因素在短路過(guò)渡不同時(shí)期的作用，從而進(jìn)一步保證模擬流場(chǎng)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確合理性。
　　 定量分析了短路過(guò)渡動(dòng)態(tài)過(guò)程中熔滴形狀動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，在短路前分析和計(jì)算熔滴的形成與長(zhǎng)大，在短路后分析熔滴與熔池的相互作用、縮頸小橋形成、小橋拉斷。計(jì)算了短路過(guò)渡完整過(guò)程的熔滴