基于TIG焊的激光-TIG復(fù)合等離子體的模擬研究.pdf

1、激光-電弧復(fù)合焊是一種全新、高效的焊接技術(shù)。因焊接的模擬環(huán)境含有多物理場(chǎng)的耦合，如電、磁、流場(chǎng)等，非常復(fù)雜。本文應(yīng)用ANSYS軟件，模擬了YAG/CO2激光-TIG同軸復(fù)合等離子體，并得出以下結(jié)論。
　　依照磁流體力學(xué)理論，使用ANSYS有限元軟件，建立三維 TIG單弧焊模型。研究分析焊接電流、氣流量和弧長(zhǎng)等工藝參數(shù)對(duì)TIG電弧的影響，求得電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)條件下的計(jì)算結(jié)果：隨著焊接電流的增加，電弧電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力、電弧

2、溫度和等離子體流動(dòng)速度均逐漸升高，并呈均勻變化趨勢(shì)；隨著氣流量的增加，電弧向內(nèi)發(fā)生收縮，電弧溫度有些降低，而電弧等離子體流動(dòng)速度升高；隨著電弧弧長(zhǎng)的增加，電弧等離子體流動(dòng)速度有增加，而電弧的溫度有降低。
　　通過(guò)采用激光表面高斯熱源模型，得出激光照射到母材表面的溫度分布云圖；通過(guò)激光的逆軔致輻射作用，模擬出陽(yáng)極上方的激光等離子體的溫度分布。
　　在TIG焊模型的基礎(chǔ)上，建立激光-TIG同軸復(fù)合模型。根據(jù)YAG/CO2激光穿過(guò)

3、電弧的能量變化規(guī)律，計(jì)算YAG/CO2激光-TIG復(fù)合等離子體特性。與TIG單弧焊相比，因激光的加入，YAG激光-TIG復(fù)合等離子體的高溫區(qū)分布于陰極和陽(yáng)極附近兩個(gè)區(qū)域，其電流密度也主要集中于陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)附近，流動(dòng)速度呈上升趨勢(shì)，且在陽(yáng)極表面呈渦旋狀；而CO2激光-TIG復(fù)合等離子體的高溫區(qū)沿電弧弧柱中心軸線分布，電流密度在沿弧柱中心軸線方向很密集，流動(dòng)速度在弧柱區(qū)域呈明顯增大趨勢(shì)。
　　最后，綜述了本文的重點(diǎn)內(nèi)容和重要結(jié)論，概