高速脈沖GMAW焊接熔池動態(tài)行為的數(shù)值分析.pdf

1、為了優(yōu)化高速脈沖熔化極氣體保護焊(GMAW)焊接工藝，本文建立了三維高速脈沖GMAW焊接熔池流體流動和傳熱過程的瞬態(tài)數(shù)值模型，對高速脈沖GMAW焊接熔池動態(tài)行為進行了研究。
　　 本文首先根據(jù)高速脈沖GMAW焊接熱過程中伴隨周期性熔滴過渡、熔池自由表面發(fā)生變形以及液面波動的特點，建立了變形熔池自由表面受迫振動及熔池自由表面波動模型，并在此基礎(chǔ)上建立了適合于描述變形及波動熔池表面上方電弧空間內(nèi)熱流密度分布的新型熱源模型，即熱流密度

2、在電弧空間內(nèi)分布模型。然后從能量守恒定律、動量守恒定律和質(zhì)量守恒定律的角度出發(fā)，建立了高速脈沖GMAW焊接熱過程的控制微分方程組，并給出了相應(yīng)的初始條件和邊界條件，對控制方程組進行了離散化。最后用FORTRAN語言編制了相應(yīng)的計算程序。
　　 利用新建的變形熔池表面受迫振動及熔池自由表面波動模型、熱流密度在電弧空間內(nèi)分布模型和熱過程數(shù)值模型，對焊接熔池的動態(tài)行為進行了數(shù)值分析。應(yīng)用變形熔池表面受迫振動及熔池自由表面波動模型，模擬

3、了熔滴過渡引起的熔池自由表面的波動，獲得了不同時刻下熔池自由表面的準確形貌。在此基礎(chǔ)上，建立了電弧熱流密度分布在三維電弧空間中的分布模型。應(yīng)用該熱輸入模型研究了高速脈沖GMAW焊接工件的溫度場和流場隨時間的變化。將應(yīng)用新型熱源模型條件下數(shù)值模擬結(jié)果與實驗測得結(jié)果相比較，結(jié)果表明新型熱源模型適合于高速脈沖GMAW焊接傳熱、傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬。本文采用顯熱容法處理了高速脈沖GMAW焊接過程中的相變潛熱問題。計算了不同焊接工藝參數(shù)(焊接電流、