微型罩局部干法焊接風(fēng)場結(jié)構(gòu)與電弧特性研究.pdf

1、水下焊接技術(shù)在水下工程建設(shè)和修復(fù)方面具有大量的應(yīng)用需求。在眾多的水下焊接方法中，局部干法焊接利用微型排水罩將焊接區(qū)域的水排開后進(jìn)行焊接，接頭質(zhì)量容易保證，而且無需大型排水設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)水下焊接自動(dòng)化，在海洋工程建設(shè)方面具有良好的應(yīng)用前景。
　　局部干法焊接時(shí)需要在微型排水罩內(nèi)通入高壓空氣，然而高壓空氣在微型排水罩內(nèi)的流動(dòng)難免會(huì)形成橫向流動(dòng)的風(fēng)場，影響電弧形態(tài)和焊接過程的穩(wěn)定性。若能利用這一橫向流動(dòng)的風(fēng)場，用于橫向焊接中抑制重力作用

2、下熔池下淌的問題，將會(huì)化弊為利，從力學(xué)和能量兩方面抑制熔池下淌，改善焊縫成形。
　　首先利用數(shù)值模擬的方法，研究了不同結(jié)構(gòu)的微型排水罩內(nèi)高壓氣體的風(fēng)場結(jié)構(gòu)。綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在出口上側(cè)設(shè)擋板可大大增加出口流速，而使用多孔介質(zhì)隔板又可降低流速，減少環(huán)流，并在其底部形成了穩(wěn)定的層流風(fēng)場。最終綜合其優(yōu)點(diǎn)，確定了微型排水罩的具體結(jié)構(gòu)，并加工出了微型排水罩。
　　其次建立了MIG焊接電弧的數(shù)學(xué)模型，借助于UDF/UDS功能對(duì)商業(yè)CFD軟件

3、Fluent進(jìn)行二次開發(fā)后，以磁流體動(dòng)力學(xué)理論為依據(jù)，模擬出了不同側(cè)向風(fēng)速和環(huán)境壓力下電弧等離子體的溫度場、速度場、壓力場，并得到其變化規(guī)律：隨著環(huán)境壓力的升高，電弧有收縮跡象，電弧等離子體的溫度場、速度稍有減小，弧柱區(qū)壓力場強(qiáng)度增大；在側(cè)向風(fēng)場的吹襲下電弧偏向一側(cè)，溫度場、壓力場、速度場變化較為一致，其偏角與風(fēng)速大小均呈線性增長關(guān)系，且增長斜率相當(dāng)。然后進(jìn)行了焊接實(shí)驗(yàn)，采用高速相機(jī)拍攝電弧在不同側(cè)向風(fēng)速下的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際變化與模擬結(jié)