绝缘固壁约束超窄间隙TIG焊接电弧特性的数值模拟

发布时间：2021-11-23 03:41

　　超窄间隙TIG焊接方法兼具TIG焊接方法和超窄间隙焊接技术的优势,生产效率高,接头力学性能优良。但是,超窄间隙坡口侧壁改变了TIG焊（钨极惰性气体保护焊）电弧电场分布,从而导致电弧电流向侧壁分流,容易引起底角熔合不良的缺陷。本文针对这一问题提出绝缘固壁和片状钨极联合调控电弧的新思路,并基于流体力学和麦克斯韦方程组建立超窄间隙焊接过程绝缘固壁约束片状钨极电弧数学模型。在此基础上利用Fluent软件计算了不同焊接工艺参数下约束电弧物理场分布,模拟数据与试验数据一致。结果表明,绝缘固壁约束作用、片状钨极对电弧电流的引导作用及电弧惯性后拖效应的综合影响是改变电弧物理场分布的主要因素;约束电弧温度场、流场、电场及电流密度仅相对于超窄间隙坡口宽度方向对称分布;超窄间隙坡口长度方向温度场和电场发生扩展,且电弧高温区、阴极射流及电流密度均沿该方向产生偏移;绝缘固壁的约束作用越强,电弧高温区、阴极射流和电流密度偏移程度越大,且温度、流速及电流密度峰值均随约束作用增强而升高;调节约束高度能够提升电弧电流密度并限制侧壁分流,改变约束宽度仅能增加电流密度;采用较大的焊接电流,能够使电弧温度、流速及电流密度峰值... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

窄间隙TIG焊磁控电弧示意图

高速焊接过程中的电弧后拖问题，使得在高速焊接焊接速度的同时能够拓宽电弧加热区域，提高了焊调节电弧ck-Hitachi 公司开发出的 HST 窄间隙热丝焊，采用来回摆动钨极，使电弧周期性的对坡口两侧壁和底效果；另外，日本 AICHI 公司也开发出类似调节钨极端头磨出一定斜度，焊接过程中将钨极始终对弧发生偏转，从而周期性调节焊接电弧，保证侧壁重型机械公司焊接研究所冯东旭等人[22]利用单层-III 钢材进行焊接，如图 1-2 所示，将钨极倾斜固定以实现钨极摆动，从而达到摆动电弧的效果。采用，结果发现窄间隙 TIG 单层单道焊坡口适应能力强控制在坡口侧壁底角处，使侧壁底角高质量熔合。及接头力学性能，满足国内三代核电产品焊缝技术

电弧长度可通过调节焊接电压接触引弧轨迹进行分析，提出钨极柔现象远小于普通的接触引弧方式。另与钨极横向运动相配合，能够有效避合，得到良好的焊缝质量。弧nen M 等人[24]将焊接电源特性进行优调控，实现了不锈钢立焊和横焊方向弧形态呈周期性变化，图 1-3 为脉冲有效将电弧周期性分布在侧壁底角处，Korhonen M 等人还分析了脉冲电流现，当二者相差较大时，焊缝成型很壁未熔合的概率；另外，将脉冲电流设，将脉冲电流与基值电流控制在合理度，解决侧壁底角熔合不良的问题。


本文编号：3513052