TIG焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及熔池行為研究.pdf

1、隨著焊接生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化和機(jī)器人化程度不斷提高，生產(chǎn)節(jié)拍不斷加快，因此，對(duì)焊接加工環(huán)節(jié)本身的生產(chǎn)速度提出了更高的要求。但是，焊接速度的提高會(huì)帶來(lái)一些與常規(guī)速度焊接時(shí)不同的問(wèn)題。其中最主要的是焊縫成形差，出現(xiàn)焊道咬邊的現(xiàn)象，為了改善高速焊接時(shí)的焊縫成形，首先需要了解焊縫成形不良的機(jī)理。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，采用有限元分析的方法，使用ANSYS軟件對(duì)定點(diǎn)TIG、運(yùn)動(dòng)TIG以及雙弧TIG焊接產(chǎn)生的溫度場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬研

2、究，并進(jìn)行了大量的焊接工藝實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試焊縫的幾何尺寸、形狀與計(jì)算結(jié)果比較，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果。利用數(shù)值模擬對(duì)焊縫成形缺陷咬邊進(jìn)行分析。 在對(duì)定點(diǎn)TIG、運(yùn)動(dòng)TIG焊接溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬時(shí)，熱源模型分別采用經(jīng)典的高斯熱源分布模式和雙橢圓熱源分布模式，材料的各項(xiàng)熱物理性能參數(shù)采取隨溫度變化的方式，同時(shí)考慮到工件和外界的對(duì)流換熱及輻射，另外，通過(guò)增加有效液體熱傳導(dǎo)率來(lái)近似考慮對(duì)流的影響，這樣使計(jì)算條件盡可能與實(shí)際相吻合。

3、本文首先研究了定點(diǎn)TIG焊在不同參數(shù)下溫度場(chǎng)的變化規(guī)律及咬邊情況，研究表明溫度梯度對(duì)咬邊的形成有影響，當(dāng)溫度梯度相對(duì)大時(shí)，咬邊容易產(chǎn)生。 從熔池熔寬最大處深寬比和溫度梯度兩方面對(duì)運(yùn)動(dòng)TIG焊縫成形進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨焊接速度的提高，熔寬最大處的熔池深寬比越來(lái)越小，而溫度梯度會(huì)變大，當(dāng)達(dá)到某一臨界值時(shí)，咬邊就會(huì)產(chǎn)生。 根據(jù)這一現(xiàn)象又分析了雙電弧作用下的熔池成形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)如果前后電弧的能量分布合理，并且前后電弧距離合適的情況下，