微束等離子弧超薄板焊接熔池動態(tài)過程的研究.pdf

1、在超薄板微束等離子弧焊接過程中，由于板件超薄，只有0.1mm，焊接過程難以控制，熱輸入偏大，則超薄板直接被焊穿，而熱輸入偏小，超薄板則不能被熔化。采用實驗的方法需要花費大量的金錢時間人力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使用計算機軟件對焊接熔池進(jìn)行數(shù)值分析得到了廣泛的普及。本文將通過利用ANSYS FLUENT軟件對超薄板微束等離子弧的焊接過程進(jìn)行數(shù)值分析。
　　根據(jù)微束等離子弧超薄板焊接的工藝特點，結(jié)合流體力學(xué)和傳熱學(xué)原理，建立了超薄板焊接

2、熔池的瞬態(tài)數(shù)值分析模型。電弧熱源模型采用高斯熱源分布模型，綜合考慮了表面張力、電磁力、浮力以及電弧壓力等因素，添加了超薄板固態(tài)金屬的熱傳導(dǎo)、熔池內(nèi)部液態(tài)金屬質(zhì)點的熱傳遞、熔池與外部環(huán)境的對流輻射等條件的影響，利用焓孔隙度法處理熔池中的熔化/凝固問題。對ANSYS FLUENT軟件進(jìn)行二次開發(fā)，通過編寫用戶自定義函數(shù)（UDF）將求解方程導(dǎo)入到程序中，然后采用有限體積法對控制方程組進(jìn)行離散，SIMPLE算法進(jìn)行求解，從而實現(xiàn)了超薄板微束等離

3、子弧焊接過程的數(shù)值分析。
　　由于超薄板受熱熔化形成熔池的時間特別短，本文首先建立了非移動微束等離子弧超薄板焊接的瞬態(tài)模型，設(shè)置較小的時間步長，觀察超薄板受熱后溫度的傳遞，熔池的形成以及長大，熔池長大過程中力所起的作用，分別分析了表面張力、電磁力、浮力以及電弧壓力在熔池長大階段的推動作用。
　　其次，分析了移動微束等離子弧超薄板的熔池動態(tài)過程，通過設(shè)定合理的焊接時間，可以看到焊接過程中，焊接溫度場是隨著電弧的移動而不斷變化的

4、。隨著電弧的移動，熱影響區(qū)不斷變大，而焊接中心區(qū)基本保持不變即焊接熔池處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，然后分析各作用力及合力在熔池非穩(wěn)態(tài)以及穩(wěn)態(tài)時刻下，對熔池中液態(tài)質(zhì)點的推動作用。
　　最后對脈沖微束等離子弧超薄板焊接進(jìn)行計算，得到了脈沖電流作用下的熔池溫度場、流場。然后對脈沖參數(shù)，主要為占空比、基脈比以及脈沖頻率，進(jìn)行改變，得到了不同脈沖參數(shù)下熔池溫度場、流場的變化，推斷出在這些參數(shù)下作用下焊縫的最終形態(tài)。
　　采用不銹鋼超薄板進(jìn)行了一定量的