脈沖TIG焊電弧及熔池的數(shù)值分析.pdf

1、脈沖TIG焊接是近年來生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種焊接方法，與恒流TIG焊相比，脈沖TIG焊利用周期變化的電流進(jìn)行焊接，其電弧穩(wěn)定，熱輸入小，便于精確控制電弧能量分布，有利于獲得細(xì)化的晶粒組織，且可對薄板及可焊性較差的金屬進(jìn)行焊接。由于脈沖焊接的控制參數(shù)較多且其過程是非穩(wěn)態(tài)的，致使其流場與熱場遠(yuǎn)比恒流TIG焊復(fù)雜，因此對脈沖TIG焊物理過程的進(jìn)一步了解，能夠更好的控制和改進(jìn)其焊接過程。本文應(yīng)用FLUENT軟件對脈沖TIG焊電弧及熔池進(jìn)行了數(shù)值分

2、析。
　　 首先，建立了脈沖電流下自由燃燒的TIG焊電弧的二維軸對稱數(shù)學(xué)模型，利用FLUENT軟件，通過選擇合適的邊界條件和強(qiáng)烈耦合控制方程組對脈沖TIG焊電弧進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了在焊接電流周期性變化下電弧形態(tài)、電弧溫度場、電弧軸線方向上的溫度和速度及焊接工件表面電弧壓力的變化情況。針對電弧壓力，得到了在不同峰值電流、占空比、脈沖頻率作用下的分布情況，并分析了它們在脈沖電流作用下的周期性變化規(guī)律。
　　 其次，建立了脈

3、沖電流下TIG焊熔池的三維數(shù)學(xué)模型，根據(jù)流體力學(xué)的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒方程，通過選擇合適的熱源模型，對脈沖TIG焊熔池進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了在焊接電流周期性變化下焊接熔池溫度場、流場等的周期性變化規(guī)律。通過與平均電流作用下的TIG焊進(jìn)行對比，得出了脈沖電流對焊接熔池大小、溫度場及流場的影響規(guī)律。針對焊接熔寬、熔深的尺寸大小，得到了其在不同峰值電流、脈沖頻率和占空比作用下的周期性變化規(guī)律。
　　 本文通過對脈沖TIG焊電弧