水冷超聲—TIG焊炬設(shè)計(jì)及熔池中聲場(chǎng)分布的數(shù)值模擬.pdf

1、超聲-TIG復(fù)合焊接方法在改善焊縫組織和性能,提高焊接效率方面有一定的優(yōu)勢(shì)。本課題針對(duì)現(xiàn)有超聲-TIG復(fù)合焊炬進(jìn)行水冷設(shè)計(jì),解決該復(fù)合系統(tǒng)變幅桿在焊接過(guò)程中容易過(guò)熱,引起電弧和焊接過(guò)程不穩(wěn)定的問(wèn)題;提高超聲-TIG復(fù)合焊炬承載較大焊接電流和單道焊接長(zhǎng)度的能力,提高焊接效率。同時(shí),本課題將超聲振動(dòng)加入到焊接過(guò)程中,采用數(shù)值模擬方法來(lái)研究焊接熔池中超聲場(chǎng)的分布。
　　對(duì)現(xiàn)有復(fù)合焊炬進(jìn)行水冷設(shè)計(jì)。首先利用ANSYS軟件對(duì)變幅桿冷卻的可行

2、性進(jìn)行分析,確定了變幅桿的冷卻形式和設(shè)計(jì)尺寸,使其滿足超聲振動(dòng)系統(tǒng)諧振的要求。試驗(yàn)證明,采用該方式變幅桿冷卻效果明顯,而且對(duì)超聲作用影響微弱,聲壓降低為原有的96％。其次,設(shè)計(jì)鎢極裝卡方式,保證鎢極調(diào)節(jié)的靈活性,滿足焊接過(guò)程中導(dǎo)電、傳熱的需要。同時(shí)設(shè)計(jì)鎢極冷卻系統(tǒng),通過(guò)測(cè)溫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),距鎢極夾底部5mm處溫度下降1/3,冷卻效果明顯。
　　對(duì)改進(jìn)的復(fù)合焊炬進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果表明變幅桿與鎢極冷卻效果良好,焊接過(guò)程更穩(wěn)定,可焊接長(zhǎng)度明顯

3、提高。在160A時(shí),能實(shí)現(xiàn)單道連續(xù)焊縫穩(wěn)定焊接3min;180A時(shí),穩(wěn)定焊接2min;200A時(shí),穩(wěn)定焊接50s,達(dá)到現(xiàn)有設(shè)計(jì)的承載極限。對(duì)比加超聲前后不同焊接電流下的焊縫熔深,發(fā)現(xiàn)熔深增加程度隨電流增大而減弱。
　　最后,利用ANSYS有限元軟件,初步探究了聲場(chǎng)在熔池中的分布,結(jié)果表明:聲場(chǎng)通過(guò)固液耦合面的反射,主要集中在熔池中,并且在熔池中的整體分布與溫度場(chǎng)有關(guān),同時(shí)隨超聲振動(dòng)發(fā)生周期性變化。熔池中的縱波經(jīng)過(guò)透射聚焦后,在底部