熔化極氣體保護(hù)焊滴狀過渡熔滴行為的數(shù)值模擬研究.pdf

1、常規(guī)的熔化極氣體保護(hù)焊(CO2焊/MIG焊),焊接電流既是熔化焊絲的熱源,又是影響熔滴過渡的力源,致使小電流下熔滴只能以短路過渡或者大顆粒過渡。如果加熱焊絲的電流與促進(jìn)熔滴過渡的力分開,將可以實(shí)現(xiàn)小電流下,一定尺寸范圍內(nèi)的熔滴自由可控過渡。因此,提出小功率脈沖激光與電流負(fù)脈沖協(xié)同作用下的小電流CO2焊/MIG焊熔滴自由可控過渡的構(gòu)想。作為此項(xiàng)研究的前期部分,需要掌握小電流下熔滴的受力狀態(tài)、自由過渡臨界尺寸、焊接電流對(duì)熔滴過渡的影響等。<

2、br>　　作為研究小電流CO2焊熔滴過渡的基礎(chǔ),本文首先利用有限元分析軟件Surface Evolver,基于能量最小原理對(duì)MIG焊自由過渡熔滴的形態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬。建立了MIG焊的三維數(shù)值模型,完成了對(duì)其力學(xué)模型和能量模型的描述,分析了焊接電流、熔滴體積及表面張力等參數(shù)對(duì)熔滴過渡的影響。在此基礎(chǔ)上，主要利用數(shù)值模擬研究了小電流CO2焊的熔滴自由過渡行為,研究了焊接電流產(chǎn)生的斑點(diǎn)電磁阻力對(duì)熔滴自由過渡臨界尺寸的影響。結(jié)果表明,CO2焊斑點(diǎn)

3、阻力顯著阻礙了熔滴過渡,而利用電流負(fù)脈沖可以使熔滴由被托起狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄麓範(fàn)顟B(tài),有利于下一步完成過渡。
　　為說明激光擊打熔滴可以產(chǎn)生附加外力作用,本文建立了激光附加外力的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦M(jìn)行了激光附加外力的初步探索實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,激光的添加使熔滴表面產(chǎn)生局部沸騰,產(chǎn)生蒸發(fā)反力,促進(jìn)了熔滴過渡。
　　最后,本文利用數(shù)值模擬對(duì)附加外力下熔滴的過渡行為進(jìn)行了研究。附加外力可促進(jìn)熔滴過渡,附加外力越大,完成過渡的熔滴尺寸越小,并且