窄間隙雙纜式GMAW熔池流體行為研究.pdf

1、近年來，在海洋工程、油氣管道、壓力容器及船舶制造等行業(yè)中焊接工作量有了大幅度的增加，傳統(tǒng)焊接方法難以滿足日益增加的焊接生產(chǎn)需求。在保證焊接質(zhì)量的前提下，提高焊接生產(chǎn)效率成為了焊接工作者的主要研究方向，本文研究的窄間隙雙纜式GMAW焊接技術(shù)就是在這種大環(huán)境下發(fā)展起來的。
　　本研究主要研究Q235鋼厚板的雙纜式GMAW焊接，以纜式焊絲作為填充材料，用GAMBIT軟件建立合適的數(shù)學(xué)模型，基于FLUENT和UDF的二次開發(fā)，考慮相變潛熱

2、、材料熱物理性能等問題，對(duì)雙纜式GMAW堆焊和窄間隙雙纜式GMAW焊熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算。為了驗(yàn)證所建模型的準(zhǔn)確性，分別采用紅外熱像儀測(cè)溫和焊縫宏觀金相驗(yàn)證了模擬仿真結(jié)果，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　建立了雙纜式GMAW焊三維數(shù)值模型，對(duì)雙纜式GMAW焊熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的演變過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。研究結(jié)果表明，隨著焊接過程的進(jìn)行，熔池逐漸長(zhǎng)大，熔池內(nèi)部溫度逐漸升高，并且流動(dòng)加劇，溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨之增大，熔池前端等溫

3、線分布較為密集，溫度梯度大，熔池后端等溫線分布較為稀疏，溫度梯度較小。并將模擬結(jié)果與普通單絲氣保焊的熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析，和傳統(tǒng)單絲氣保焊相比，雙纜式GMAW焊具有加熱范圍大、保溫時(shí)間長(zhǎng)、熔敷速度快等特點(diǎn)，能夠有效解決傳統(tǒng)單絲氣保焊加熱過于集中、焊接熔池過熱、熔敷效率低等問題。
　　研究不同焊接工藝參數(shù)對(duì)雙纜式GMAW焊接過程中熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響。研究表明，在其它焊接參數(shù)保持不變的前提下，熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨著焊

4、接電流的增大而增大，熔池最高溫度和最大流速也隨著焊接電流的增大而增大，總電流為400A、500A和600A時(shí)熔池最高溫度分別為2377K、2514K和2726K，熔池最大流速分別為9.1cm/s、10.3cm/s和12.6cm/s；當(dāng)焊接速度不斷增加時(shí)，熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍則隨之減小，熔池內(nèi)部最高溫度和最大流速也隨之減小，焊接速度為600mm/min、900mm/min和1200mm/min時(shí)熔池最高溫度分別為2810K、2726K

5、和2569K，熔池最大流速分別為13.9cm/s、12.6cm/s和11.5cm/s。研究了不同前后絲電流下的焊接熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)，對(duì)比得出較大的前絲電流有利于焊縫的鋪展。
　　研究不同焊接工藝參數(shù)對(duì)窄間隙雙纜式GMAW焊接過程中熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響，其變化規(guī)律和雙纜式GMAW焊的變化規(guī)律基本相同。隨著間隙的增大，熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨之減小，最高溫度和最大流速也隨之減小，間隙為14mm、16mm和18mm下熔池最高溫度分別

6、為3219K、3134K和3022K，熔池最大流速分別為14.1cm/s、13.4cm/s和12.6cm/s；隨著雙絲間距的增大，熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨之減小，最高溫度隨之增大，最大流速隨之減小，雙絲間距間距為10mm、15mm和20mm下熔池最高溫度分別為3134K、3209K和3279K，熔池最大流速分別為13.4cm/s、12.6cm/s和11.7cm/s；隨著雙絲偏移量的增加，熔池溫度場(chǎng)分布范圍減小，最高溫度也隨之減小，雙絲