AA-TIG焊三維熔池行為的數(shù)值分析.pdf

1、活性焊接法，簡稱A-TIG(Activating flux TIG)焊，是一種基于TIG焊的高效焊接方法，焊接時通過在待焊板材的表面涂上一層很薄的表面活性劑，從而使TIG焊時熔深大大增加。目前對于活性劑增加熔深機理的研究表明:根據(jù)不同材料，焊接時活性劑所起的作用不同，對于鐵合金而言，熔池表面張力溫度系數(shù)改變是其熔深增加的主要原因。電弧輔助活性TIG焊(Arc assisted Activating TIGWelding)即AA-TIG焊

2、，通過向輔助電弧的保護氣體中添加少量活性氣體O2或CO2引入活性元素，使表面張力溫度系數(shù)發(fā)生改變，進而影響熔池的對流模式，同樣可使焊縫熔深顯著增加。本文建立了AA-TIG焊接熔池的三維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，運用FLUENT軟件對熔池行為進行了數(shù)值分析。
　　首先，分析了TIG熔池中的主要驅(qū)動力—浮力、電磁力、表面張力單獨作用時對熔池溫度場及流場的影響。結(jié)果表明:浮力驅(qū)使熔池流體由中心流向周邊，但流速很小，可以忽略;電磁力驅(qū)使熔池流體由周邊

3、流向中心，且隨電流的增大影響愈加明顯;表面張力對熔池流體流動的影響最復(fù)雜，當(dāng)表面張力溫度系數(shù)為負時，表面張力驅(qū)使熔池流體由中心流向周邊，當(dāng)表面張力溫度系數(shù)為正時，熔池流體由周邊流向中心，當(dāng)表面張力溫度系數(shù)是與活性元素活度有關(guān)的函數(shù)時，熔池中會存在多個渦流;在小電流TIG焊時，影響熔池對流行為的主要是表面張力，電磁力次之，浮力最弱。
　　其次，針對分離電弧AA-TIG焊和耦合電弧AA-TIG焊，分析了活性元素氧在熔池表面均勻分布時，

4、氧含量對熔池溫度場及流場瞬態(tài)變化過程的影響。結(jié)果表明:隨氧含量的增加熔池熔深增加、熔寬減小，當(dāng)達到一定氧含量時，熔深和熔寬均不再變化;分離電弧AA-TIG焊和耦合電弧AA-TIG焊時由于熔池溫度場分布的不同，造成了不同氧含量下流場的不同，進而影響熔池形貌;在本文參數(shù)下，氧元素增加焊接熔深的最佳值為500ppm。
　　最后，根據(jù)試驗測得的AA-TIG焊時氧元素在熔池表面的不均勻分布，對熔池模型進行了改進，模擬分析了氧元素在兩種不同分