電磁輔助電弧直接成形數(shù)值模擬.pdf

1、電弧直接成形技術是基于沉積成形原理的先進高能束快速成形技術,可實現(xiàn)高性能精微復雜制件的無?？焖僦苯又圃?。但是由于電弧熔積快速制造過程是迅速融化急速凝固的復雜物理過程,難免出現(xiàn)焊絲熔不全、熔滴側淌結瘤等問題,直接影響到材料利用率、成形精度、表面質(zhì)量與使用性能。本文對電弧直接成形加以電磁輔助技術,在焊槍起弧的同時給電磁線圈通交變電流,產(chǎn)生的交變磁場在熔池附近產(chǎn)生與線圈中電流方向相反的渦流,兩者之間的電磁斥力將給熔池金屬提供一個懸浮力以托住熔

2、滴,不使其向兩側流淌,提高零件的表面質(zhì)量。
　　通過在maxwell12.0軟件中對線圈各結構參數(shù)進行二維建模分析,以線圈提供的懸浮力為依據(jù),分析線圈直徑、線圈錐角、磁場頻率、勵磁電流等參數(shù)對懸浮力的影響規(guī)律,得出線圈最優(yōu)參數(shù)。根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)進行三維建模,得出懸浮力在熔池附近的空間三維分布規(guī)律。并以此為依托在matlab軟件進行回歸得出規(guī)律方程,利用C++軟件編制程序,加載到FLUENT流體仿真軟件中,進行三維流體模擬。流體仿真

3、中建立了電磁輔助電弧直接成形多相瞬態(tài)場統(tǒng)一數(shù)學模型;在求解流場、溫度場與溶質(zhì)擴散場時采用焓-孔隙度法處理固液共存區(qū)熱物性;采用非均勻自適應交錯計算網(wǎng)格;利用有限容積法(FVM)方法與SIMPLEC算法等方法離散控制方程;利用附加源項思想(ASTM)簡化處理邊界條件。得出加磁輔助后零件在形貌、溫度以及熔池內(nèi)部流場上都較無磁條件有了極大的改善,并優(yōu)化了加工中幾種重要的工藝參數(shù):線圈位置為線圈中心滯后焊槍中心7mm、角度傾斜向上30°、送絲速