熔融金屬填充焊接工藝及數(shù)值模擬研究.pdf

1、電弧焊在目前的工業(yè)生產(chǎn)中依然占據(jù)著主導(dǎo)地位,但電弧的熱輸入很難實(shí)現(xiàn)精確控制,特別是在焊接對熱輸入敏感的材料時存在困難。為了解決這個問題,本文提出了熔融金屬填充焊接工藝,這個方法是通過將填充金屬加熱到熔點(diǎn)以上某一溫度,然后在壓力的作用下直接噴射到被焊工件上,依靠液流攜帶的熱量熔化工件,并在動能的作用下不斷沖蝕,最終得到大深寬比焊縫。本方法的熱量完全來源于液流和工件預(yù)熱,通過控制液流溫度和流速等參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)熱輸入的精確控制。
　　為

2、了實(shí)現(xiàn)熔融金屬填充工藝過程,設(shè)計(jì)并建立了試驗(yàn)系統(tǒng)。采用高頻感應(yīng)方式加熱填充金屬,通過紅外測溫儀測量溫度;設(shè)計(jì)了壓力控制裝置,實(shí)現(xiàn)了液流的穩(wěn)定輸出;建立TIG預(yù)熱系統(tǒng)對工件預(yù)熱。加熱裝置設(shè)計(jì)為雙層石墨坩堝嵌套的形式,并根據(jù)坩堝的形狀計(jì)算壓力與出口速度間的關(guān)系。
　　以錫鉛合金為試驗(yàn)材料,研究了不同工藝參數(shù)對焊接過程的影響。當(dāng)噴嘴距工件表面為2mm左右時能夠得到較好的焊縫形貌;推導(dǎo)出了液流速度與熔深之間的線性關(guān)系,并通過了試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

3、;提高液流溫度以及降低焊接速度也能夠達(dá)到增大熔深的目的,而且降低焊接速度還能得到更好的焊縫成型。
　　以2219鋁合金為試驗(yàn)材料進(jìn)行了堆焊試驗(yàn),通過對焊縫進(jìn)行金相及力學(xué)性能分析,發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)組織以等軸晶為主,沒有明顯的熱影響區(qū),拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到母材的68％。根據(jù)工藝試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步分析了焊縫形成的物理機(jī)制,并根據(jù)焊縫形貌,推測出了焊縫內(nèi)的熱量分配形式。
　　為了進(jìn)一步探究液流沖蝕的物理過程,建立了熔融金屬填充過程的數(shù)學(xué)模型。通