磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响

发布时间：2017-08-16 16:38

  本文关键词：磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响

  更多相关文章： 镁合金 磁场 活性剂 温度场 流场

【摘要】：焊接熔池体积小、温度高以及实验条件的限制,采用实验手段很难对熔池进行物理测试,而通过数值模拟技术能够为焊接过程提供完整的温度场、流场等信息,有助于更深入的理解焊接过程,实现对焊接过程的控制。为了研究磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响,本文建立了移动热源作用下镁合金TIG焊三维瞬态数学模型,并给出了源项和边界条件的处理方法、网格的划分方法以及材料的热物性参数等。利用fluent软件及其二次开发功能,分别对单独磁场、单独活性剂以及磁场和活性剂联合作用下镁合金焊接熔池的温度场和流场进行模拟,并利用试验验证模拟结果的可靠性。模拟结果表明:单独磁场作用下熔池中的液态金属呈定向旋转运动,旋转方向与磁场方向有关,熔池的温度场和流场均呈不对称分布。单独活性剂作用下熔池中液态金属形成由熔池边缘流向熔池中心的流动模式,高温液态金属冲刷熔池底部增加熔深。直流磁场和活性剂联合作用下,在熔池中液态金属整体呈螺旋向下运动,当磁感应强度值达到0.04T时液态金属由螺旋向下运动转变为定向旋转运动,且随着磁感应强度的增加,熔池的最高温度减小,最大速度增大,熔深减小,熔宽增大。在交流磁场和活性剂联合作用下,熔池中的液态金属进行周期性的间歇运动,在磁场作用期间流体流动速度较大,在磁场休止期间流体流动速度较小,相比于直流磁场,交流磁场作用下温度场和流场的不对称程度减小。实际焊接试验得到的焊缝形貌与数值模拟结果吻合良好,说明本文所建立的模型是合理的,基本能体现焊接过程中的温度分布。示踪原子试验与模拟结果不相符,不能很好的验证熔池内的流体流动方式,有待于后期进一步研究。
【关键词】：镁合金 磁场 活性剂 温度场 流场
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 焊接过程数值模拟的国内外研究动态10-15
• 1.2.1 焊接熔池数值模拟的研究动态10-12
• 1.2.2 外加磁场作用下焊接熔池数值模拟的研究动态12-14
• 1.2.3 活性剂作用下焊接熔池数值模拟的研究动态14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-16
• 第2章 焊接熔池三维瞬态数学模型16-27
• 2.1 焊接熔池模型的基本假设16-17
• 2.2 控制方程组17-18
• 2.3 源相的处理18-21
• 2.3.1 潜热的处理18-19
• 2.3.2 熔池中体积力的加载19-21
• 2.4 初始条件及边界条件21-22
• 2.4.1 初始条件21
• 2.4.2 热边界条件21
• 2.4.3 动量边界条件21-22
• 2.5 几何模型的建立及网格划分22-23
• 2.6 材料热物性参数23-24
• 2.7 Fluent软件的二次开发与计算流程24-26
• 2.7.1 Fluent软件的二次开发24-25
• 2.7.2 模拟计算流程25-26
• 2.8 本章小结26-27
• 第3章 磁场和活性剂对焊接熔池形态的影响27-50
• 3.1 磁场对焊接熔池形态的影响27-34
• 3.1.1 直流纵向磁场对焊接熔形态的影响27-31
• 3.1.2 交流纵向磁场对焊接熔池形态的影响31-34
• 3.2 活性剂对焊接熔池形态的影响34-37
• 3.2.1 无活性剂时焊接熔池的形态35-36
• 3.2.2 活性剂对焊接熔池形态的影响36-37
• 3.3 磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响37-48
• 3.3.1 直流磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响37-43
• 3.3.2 交流磁场和活性剂联合作用对焊接熔池形态的影响43-48
• 3.4 本章小节48-50
• 第4章 试验验证50-62
• 4.1 焊接熔池形貌的温度场验证50-52
• 4.2 焊接熔池流体流动方式的验证52-60
• 4.2.1 示踪原子试验方法及步骤53-55
• 4.2.2 示踪原子试验结果及分析55-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第5章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

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