TIG电弧增材熔池行为的数值模拟研究现状

发布时间：2021-01-08 22:59

　　TIG（钨极惰性气体保护焊）电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率,而熔滴的过渡形式和过渡频率直接影响沉积层的成形质量;热累积影响着成形件的微观组织和应力,可通过控制层间冷却时间来减少热累积;在进行TIG增材熔池数值模拟时,多选择高斯热源和双椭球热源模型。基于以上对TIG电弧增材制造的分析研究,对TIG电弧增材制造的研究方向进行了展望,主要包括建立熔滴与熔池的物理耦合模型和改进电弧热源模型两方面。 

【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

不同送丝速度下的熔滴过渡过程[20]

图1 不同送丝速度下的熔滴过渡过程[20]上述学者建立的熔滴过渡数值模型均是二维的,分析了熔滴过渡过程,发现通过改变成形工艺参数可以得到熔滴过渡的不同形式和过渡频率,这有助于了解电弧增材的熔滴过渡过程。但是学者们仅仅对熔滴过渡过程进行了研究,熔滴对熔池的作用仍需进一步研究。

有些学者在进行填丝焊研究的基础上,考虑了填丝对熔池行为的影响,研究了在填丝焊的时候熔滴过渡的处理方式。周星[23]在熔池金属输运模型中,不考虑焊丝的熔化,而是将熔滴看成球状并且以固定频率射入熔池的质量源,实现了质量输运。Traidia等[24]提出了将冷丝浸入熔池的一种模拟方法,考虑送丝对熔池中能量和动量平衡的一些影响,其中熔滴过渡方式就是搭桥过渡,模拟结果如图3所示,表明:由于冷丝从熔池中吸收能量,导致填充金属的存在使熔池深度局部减小。以上学者只考虑了在TIG增材过程中熔滴过渡的处理方式和熔滴过渡对熔池行为的影响,没有建立熔滴和熔池的耦合模型。2 TIG电弧增材的数值模拟对热累积的分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的TIG电弧增材制造温度场数值模拟分析[J]. 刘东帅,吕彦明,周文军,杨华,王康.  激光与光电子学进展. 2019(24)
[2]基于温度函数法的铝合金电弧增材制造残余应力与变形数值模拟[J]. 贾金龙,赵玥,董明晔,吴爱萍,李权.  焊接学报. 2019(09)
[3]多层熔丝增材数值模拟及残余应力控制研究[J]. 权国政,赵江,施瑞菊,刘乔.  机械科学与技术. 2020(04)
[4]基于示踪粒子的摆动TIG填丝焊熔池行为数值分析[J]. 黄健康,陈会子,杨茂鸿,张裕明,杨福前.  焊接学报. 2019(06)
[5]基于旋转电弧的GTAW填丝焊熔滴过渡数值模拟[J]. 贾剑平,詹志平,王鑫,艾十雄,叶艳辉.  热加工工艺. 2019(07)
[6]脉冲TIG增材制造技术研究进展[J]. 郭龙龙,贺雨田,鞠录岩,吴泽兵,张勇,吕澜涛,王文娟.  材料工程. 2018(12)
[7]5056铝合金氩弧焊接数值分析与熔池形貌研究[J]. 陈建刚,魏正英,杜军,舒林森.  热加工工艺. 2018(07)
[8]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全.  航空材料学报. 2016(04)
[9]TIG焊熔池表面变形的数值模拟[J]. 张建宝,王宏.  热加工工艺. 2016(11)
[10]电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望[J]. 熊俊,薛永刚,陈辉,张卫华.  电焊机. 2015(09)

博士论文
[1]2219铝合金GTA增材制造及其热处理过程的组织演变[D]. 柏久阳.哈尔滨工业大学 2017

硕士论文
[1]316LN不锈钢窄间隙TIG焊电弧特性与熔池行为的数值模拟[D]. 董博伦.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于数值模拟的旋转电弧TIG焊熔滴过渡研究[D]. 王鑫.南昌大学 2018
[3]电弧增材制造中电弧和熔池热质传递数值模拟[D]. 周星.华中科技大学 2018
[4]高强不锈钢热丝TIG焊工艺及温度场数值模拟[D]. 车泽伟.哈尔滨工业大学 2017
[5]GTAW工艺参数对钛合金增材制造成形影响研究[D]. 王金彪.哈尔滨工程大学 2017



本文编号：2965470