熱絲穿孔型等離子弧焊接熱-力耦合模型的研究.pdf

1、穿孔型等離子弧焊接是一種高效的焊接方法，因其能不開坡口一次焊透較厚的工件而受到人們的重視。當(dāng)加入熱絲填充之后，強(qiáng)大的等離子電弧壓力產(chǎn)生的熔池上表面下榻以及咬邊等缺陷就會得到很好的彌補(bǔ)。所以深入分析穿孔型等離子弧焊作用機(jī)理，研究焊接過程中小孔熔池的變化過程以及熔滴對小孔的影響，對穿孔型等離子弧焊接工藝的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的理論指導(dǎo)意義。
　　本文首先進(jìn)行了穿孔型等離子弧焊接工藝試驗，利用高速攝像的方法拍攝了不同工藝參數(shù)條件下工件背面小孔在

2、焊接時的演變過程。通過分析發(fā)現(xiàn)在其他參數(shù)不變的條件下，焊接電流120A為等離子弧焊接持續(xù)穿透6mm厚度304不銹鋼的臨界電流。以工藝試驗為依托，分析了穿孔過程能量分配規(guī)律，提出了隨穿孔深度增加，能量逐漸衰減的熱-力耦合模型，衰減規(guī)律隨穿孔深度二次變化。利用此模型計算模擬了不同焊接工藝參數(shù)下穿孔型等離子弧焊接穿孔過程，得到了不同時刻熔池的流動狀態(tài)及小孔形狀尺寸變化，通過對比發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與實際結(jié)果基本吻合，并對現(xiàn)有模型進(jìn)行研究，對比得出現(xiàn)有

3、模型與改進(jìn)后模型的優(yōu)缺點，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　另外，本文對熱絲填充穿孔型等離子弧焊接工藝過程進(jìn)行研究，采用0.5m/min與1.0m/min兩種不同的送絲速度對304奧氏體不銹鋼進(jìn)行時間遞增的多次焊接，得到了不同時刻熔深及熔寬尺寸。對熔滴過渡進(jìn)行高速攝像，分析發(fā)現(xiàn)熔滴過渡方式為搭橋過渡，并得到了熔滴過渡頻率以及熔滴的尺寸等。通過深入分析建立了加入熱絲之后的熱力耦合模型，通過計算模擬得到了熔滴過渡對小孔和熔池的影響，最后通過