氣體熔池耦合活性TIG焊電弧特性的數(shù)值模擬.pdf

1、氣體熔池耦合活性TIG焊，即Gas Pool Coupled Activating(GPCA-TIG)焊是一種新型的活性焊接方法，它克服了鎢極氬弧焊(TIG)熔深小、高速焊時焊縫成形差等缺點。該方法通過改變活性元素的引入方式，使用自行研制的焊槍使保護氣體分層流動，內(nèi)層為惰性氣體保護鎢極和熔池，外層以氣體的形式引入活性元素，可以在獲得良好的焊縫成形的同時顯著增加熔深;該方法還可以通過改變鎢極尖端形狀，將其分割成四份，在焊接過程中形成耦合電

2、弧，即耦合電弧鎢極GPCA-TIG焊，可使其電弧壓力遠低于相同焊接工藝參數(shù)下的普通鎢極TIG焊的電弧壓力，因而可以應用于大電流高速焊接中，提高焊接生產(chǎn)效率。
　　由于保護氣體的分層流動和鎢極尖端形狀的特殊結構，其電弧特性與傳統(tǒng)的TIG焊電弧不同，本論文針對普通鎢極GPCA-TIG焊電弧特性進行數(shù)值模擬研究，借助于CFD求解軟件FLUENT6.3，建立了普通鎢極GPCA-TIG焊電弧的二維軸對稱的穩(wěn)態(tài)模型，通過對軟件的二次開發(fā)，模擬

3、了普通鎢極GPCA-TIG焊的電弧特性，并通過簡化模型模擬了耦合電弧鎢極GPCA-TIG焊的電弧特性。
　　通過模擬普通鎢極GPCA-TIG焊，得到了電弧的溫度場、流場、電勢場和壓力場的分布，并通過改變單一的焊接工藝參數(shù)，模擬得到了不同焊接參數(shù)下的電弧特性，并且從數(shù)值模擬的角度分析了陽極表面的電弧壓力隨弧長增加而減小的機理。
　　通過對耦合電弧鎢極GPCA-TIG焊電弧模型進行簡化，運用簡化模型得到了其溫度場、流場和壓力場等

4、的分布，并通過改變單一焊接工藝參數(shù)，得到了不同焊接參數(shù)下的電弧特性，并與普通鎢極GPCA-TIG焊的模擬結果做了對比，發(fā)現(xiàn)耦合電弧鎢極GPCA-TIG焊可以顯著的減小電弧壓力，模擬結果和實驗結果在相同的焊接工藝參數(shù)下具有相同的變化規(guī)律。
　　本論文針對氣體熔池耦合活性TIG焊電弧特性的數(shù)值模擬研究，可以對焊槍結構的設計以及焊接工藝參數(shù)的制定進行理論指導，并且對于深入研究GPCA-TIG焊熔深增加的機理，推進GPCA-TIG焊的應用