TIG焊接溫度場數(shù)值模擬及熔池行為研究.pdf

1、隨著焊接生產(chǎn)的機械化、自動化和機器人化程度不斷提高，生產(chǎn)節(jié)拍不斷加快，因此，對焊接加工環(huán)節(jié)本身的生產(chǎn)速度提出了更高的要求。但是，焊接速度的提高會帶來一些與常規(guī)速度焊接時不同的問題。其中最主要的是焊縫成形差，出現(xiàn)焊道咬邊的現(xiàn)象，為了改善高速焊接時的焊縫成形，首先需要了解焊縫成形不良的機理。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，采用有限元分析的方法，使用ANSYS軟件對定點TIG、運動TIG以及雙弧TIG焊接產(chǎn)生的溫度場進行了實時動態(tài)模擬研

2、究，并進行了大量的焊接工藝實驗，通過測試焊縫的幾何尺寸、形狀與計算結(jié)果比較，驗證了數(shù)值模擬的計算結(jié)果。利用數(shù)值模擬對焊縫成形缺陷咬邊進行分析。 在對定點TIG、運動TIG焊接溫度場進行模擬時，熱源模型分別采用經(jīng)典的高斯熱源分布模式和雙橢圓熱源分布模式，材料的各項熱物理性能參數(shù)采取隨溫度變化的方式，同時考慮到工件和外界的對流換熱及輻射，另外，通過增加有效液體熱傳導(dǎo)率來近似考慮對流的影響，這樣使計算條件盡可能與實際相吻合。

3、本文首先研究了定點TIG焊在不同參數(shù)下溫度場的變化規(guī)律及咬邊情況，研究表明溫度梯度對咬邊的形成有影響，當(dāng)溫度梯度相對大時，咬邊容易產(chǎn)生。 從熔池熔寬最大處深寬比和溫度梯度兩方面對運動TIG焊縫成形進行分析，發(fā)現(xiàn)隨焊接速度的提高，熔寬最大處的熔池深寬比越來越小，而溫度梯度會變大，當(dāng)達到某一臨界值時，咬邊就會產(chǎn)生。 根據(jù)這一現(xiàn)象又分析了雙電弧作用下的熔池成形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)如果前后電弧的能量分布合理，并且前后電弧距離合適的情況下，