鋁-鋼異種金屬CMT焊熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)的研究.pdf

1、鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)、質(zhì)輕、耐腐蝕等綜合優(yōu)勢(shì)，用在航空航天、造船及汽車行業(yè)可以節(jié)能減排、降低環(huán)境污染，但是兩者之間物理性能差異較大，且極易反應(yīng)生成脆性的金屬間化合物，因此研究鋁鋼異種金屬的焊接具有重要的實(shí)際價(jià)值。CMT焊是一種新型的低熱輸入焊接方法，可以實(shí)現(xiàn)鋁鋼異種金屬的熔釬焊，采用數(shù)值模擬的方法研究鋁鋼異種金屬CMT焊熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)，能對(duì)熔滴過渡態(tài)過程、焊接過程的流體流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)進(jìn)行定量分析，獲得實(shí)驗(yàn)方法不易測(cè)得的結(jié)果。
　

2、　本文以4mm厚的5083鋁合金和EH36鍍鋅鋼板CMT焊為研究對(duì)象，以ER4043鋁硅焊絲為填充金屬，結(jié)合CMT焊接的工藝特點(diǎn)，用GAMBIT軟件建立合適的數(shù)學(xué)模型，用UDF編輯相關(guān)的程序，導(dǎo)入到FLUENT軟件中，計(jì)算了鋁/鋼異種金屬CMT焊接熔池的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)。主要結(jié)論如下：
　　(1)根據(jù)所建立的模型，計(jì)算了鋁/鋼異種金屬在焊接電流75A，焊接速度400mm/min時(shí)CMT焊接過程中熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的演變過程。研究結(jié)果表明

3、，隨著焊接過程的進(jìn)行，溫度升高，熔池長(zhǎng)大，流速增大，溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍也逐漸擴(kuò)大，且熱源前方等溫線分布比較密集，溫度梯度較大，后方等溫線分布相對(duì)稀疏，溫度梯度較小。其中鋁側(cè)和鋼側(cè)等溫線分布情況不一致，鋁側(cè)等溫線分布較密集，鋼側(cè)等溫線分布較稀疏，流體從熱源中心向熔池周圍擴(kuò)散。整個(gè)焊接過程中熔池的最高溫度達(dá)到1229K，熔池流體的最大流速為0.057m/s。
　　(2)改變焊接工藝參數(shù)，研究其對(duì)鋁/鋼異種金屬 CMT焊接熔池溫度場(chǎng)和

4、流場(chǎng)的影響。研究表明，不同的焊接參數(shù)下鋁/鋼異種金屬CMT焊接熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的分布形狀大致相同。但是熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨著焊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，電流為60A、75A和90A下熔池最高溫度分別為1164K、1229K和1316K，熔池最大流速分別為0.049m/s、0.057m/s和0.065m/s；而熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布范圍隨著焊接速度的增大而減小，最高溫度和最大流速也隨著焊接速

5、度的增大而減小，焊接速度為300mm/min、400mm/min和500mm/min時(shí)熔池最高溫度分別為1312K、1229K和190K，熔池最大流速分別為0.07m/s、0.057m/s和0.043m/s。
　　(3)對(duì)一個(gè)脈沖周期內(nèi)CMT焊熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行分析，并將基值電流和峰值電流作用下的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比。從得出的截面圖可以發(fā)現(xiàn)基值電流和峰值電流作用下的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布情況大致相同，溫度大小也相差甚微，基值電流作用下