超窄間隙TIG焊噴嘴的建模及仿真.pdf

1、隨著高強(qiáng)鋼、控軋鋼及細(xì)晶粒鋼等優(yōu)質(zhì)鋼廣泛應(yīng)用于壓力容器、鍋爐、重型機(jī)械、海洋結(jié)構(gòu)和造船、以及壓力管道等行業(yè),所面臨的主要問(wèn)題是焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)軟化,而采用超窄間隙焊接技術(shù)可以有效解決細(xì)晶粒鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)軟化問(wèn)題,獲得優(yōu)異的焊縫組織和力學(xué)性能。而要實(shí)現(xiàn)超窄間隙TiG焊,所需解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在過(guò)窄間隙內(nèi),電弧無(wú)法通過(guò)自調(diào)節(jié)作用維持自身穩(wěn)定而沿側(cè)壁攀升,導(dǎo)致側(cè)壁熔合不良,以及保護(hù)氣經(jīng)焊槍噴入狹小間隙,易產(chǎn)生紊流,將空氣卷入,使熔池和鎢極被

2、氧化的難題。對(duì)此,在采用焊劑帶約束電弧的方法來(lái)有效阻止側(cè)壁引弧問(wèn)題的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)超窄間隙TiG焊環(huán)境下保護(hù)氣體流態(tài)及流場(chǎng)分布特性的研究,建立了超窄間隙TiG焊槍噴嘴的理論模型,通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)際試驗(yàn)評(píng)定方法,快速有效地實(shí)現(xiàn)了超窄間隙TiG焊氣保護(hù)裝置噴嘴的研制。主要開展了以下幾方面的工作:
　　 (1)建立了STN和HTN型焊槍噴嘴的兩種理論模型。針對(duì)超窄間隙TIG焊工藝要求,以及所提出的陶瓷管噴嘴方案和扁平嘴噴嘴方案的理論分

3、析和試驗(yàn)結(jié)果分析,探索研究了氣體流動(dòng)特性對(duì)保護(hù)效果的影響,并根據(jù)流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)原理,提出了非嵌入式焊槍噴嘴設(shè)計(jì)方案的理論模型。
　　 (2)建立了STN和HTN型焊槍噴嘴模型的有限元模型。通過(guò)對(duì)理論模型的實(shí)體建模、網(wǎng)格劃分,建立其有限元模型,并對(duì)有限元模型下氣體流態(tài)和流場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真。探究了間距和流量對(duì)間隙內(nèi)氣體流場(chǎng)分布特性的影響,對(duì)兩種理論模型的保護(hù)效果做出定性判定。
　　 (3)按照有限元模型加工了噴嘴實(shí)體,