CO2氣體保護焊短路過渡動態(tài)過程數(shù)值模擬.pdf

1、短路過渡作為CO2氣保焊的重要過渡方式，廣泛應用于低碳鋼和低合金鋼結構件的薄板和中厚板的焊接中，但飛濺率大，焊縫成形質(zhì)量差等缺點，導致焊材及能量的利用率降低。數(shù)值模擬與實驗驗證相結合的方法揭示焊接電流控制波形參數(shù)和短路過渡行為之間的定量關系，研究熔滴和熔池之間的相互影響規(guī)律，這對于改善短路過渡CO2氣體保護焊工藝參數(shù)，提高低碳鋼和低合金鋼焊接結構的制造技術水平并降低焊接成本，具有十分重要的理論意義和工程實用價值。
　　 從根本上

2、講，熔滴過渡行為是高溫流體在焊接電流產(chǎn)生磁場作用下的動力學行為，因此本文根據(jù)CO2氣體保護焊短路過渡工藝特點，短路前與短路后采取不同的計算區(qū)域與控制方程。采用磁流體動力學理論，考慮電磁收縮力、表面張力、蒸發(fā)反力以及焊絲熔化速度關于焊接電流波形和電弧電壓的函數(shù)，建立綜合描述CO2氣體保護焊短路過渡動態(tài)過程的數(shù)學模型。采用流體體積函數(shù)法(VOF)追蹤流體邊界，采用有限體積法對控制方程進行離散，采用PISO算法求解離散的控制方程組。
　

3、　 采用磁流體動力學方法計算熔滴過渡過程中液態(tài)金屬的電場強度，磁場強度，電流密度和電磁收縮力，分析電磁收縮力和表面張力對熔滴過渡動態(tài)過程的影響，揭示了電磁收縮力這一熔滴過渡主要因素在短路過渡不同時期的作用，從而進一步保證模擬流場模擬結果的準確合理性。
　　 定量分析了短路過渡動態(tài)過程中熔滴形狀動態(tài)演變過程，在短路前分析和計算熔滴的形成與長大，在短路后分析熔滴與熔池的相互作用、縮頸小橋形成、小橋拉斷。計算了短路過渡完整過程的熔滴