CO-,2-氣體保護(hù)焊擺動(dòng)過(guò)程的焊縫成形力學(xué)行為研究.pdf

1、全位置擺動(dòng)焊接過(guò)程，焊炬擺動(dòng)到不同位置，熔池液態(tài)金屬受力對(duì)焊縫成形所起的作用亦不相同，而且是不斷變化的，甚至嚴(yán)重影響焊縫形狀和質(zhì)量。因此擺動(dòng)焊接過(guò)程中熔池力學(xué)行為的研究較為重要。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)焊接熔池行為的研究主要集中于非擺動(dòng)焊接模式，而對(duì)焊接生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的CO2擺動(dòng)焊接的理論研究很少。 本文在高斯熱源基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了模擬電弧擺動(dòng)的帶狀熱源模型，并基于該熱源模型對(duì)擺動(dòng)焊接熔池從未熔透到熔透過(guò)程中三維形狀的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程進(jìn)行了數(shù)

2、值模擬；分析了擺動(dòng)焊接過(guò)程中，不同焊接位置(平焊、橫焊、立焊、仰焊)液態(tài)溶池的受力情況，研究了熔池液態(tài)金屬在各種力作用情況下的流動(dòng)行為； 分析了擺動(dòng)方式對(duì)不同焊接位置焊縫成形的影響；建立了熔池受力情況及表面變形的理論模型，并對(duì)熔池的流場(chǎng)及速度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。 研究結(jié)果表明，平焊擺動(dòng)焊接過(guò)程中，熔池寬度和長(zhǎng)度在其形成初期增長(zhǎng)迅速，隨后增長(zhǎng)速度放慢，當(dāng)熔池達(dá)到宏觀準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后，則相對(duì)穩(wěn)定，不再發(fā)生變化，工件未熔透以前，熔池的最

3、大熔深隨著時(shí)間逐步增加；當(dāng)熱源接近時(shí)，焊縫附近節(jié)點(diǎn)溫度瞬時(shí)上升至1100℃以上，熱源經(jīng)過(guò)后，溫度又降至130℃以下； 距焊縫中心2 mm和4 mm處節(jié)點(diǎn)(焊縫附近節(jié)點(diǎn))，其溫度低于200℃時(shí)，升溫速度平緩，達(dá)到200℃以上，則升溫速度明顯增大；熔池流體流動(dòng)速度的最大值出現(xiàn)在熔池中心下部的位置。立焊擺動(dòng)焊接過(guò)程中，重力對(duì)焊縫成形不利；立向上焊時(shí)，下部熔池液態(tài)金屬在重力作用下流淌，波形下墜，余高較大；立向下焊時(shí)，下部熔池液態(tài)金屬在重

4、力和電弧推力共同作用下流淌，借助焊槍擺動(dòng)可以獲得成形較好的焊縫；流體流動(dòng)速度的最大值出現(xiàn)在熔池中心處。 橫焊擺動(dòng)焊接過(guò)程中，采用45°斜擺角時(shí)，使熔池液態(tài)金屬下淌的重力分量將減少30％，斜擺角越大，使熔池液態(tài)金屬下淌的重力分量越小；流體流動(dòng)速度的最大值出現(xiàn)在下坡口處。仰焊擺動(dòng)焊接過(guò)程中，熔池呈倒懸狀態(tài)，沒(méi)有固體金屬的承托，必須控制電弧壓力對(duì)熔池的作用，適當(dāng)減輕重力對(duì)焊縫成形的惡化作用；流體流動(dòng)速度的最大值不出現(xiàn)在熔池中心上部的位