電磁輔助電弧直接成形數(shù)值模擬.pdf

1、電弧直接成形技術(shù)是基于沉積成形原理的先進(jìn)高能束快速成形技術(shù),可實(shí)現(xiàn)高性能精微復(fù)雜制件的無?？焖僦苯又圃臁５怯捎陔娀∪鄯e快速制造過程是迅速融化急速凝固的復(fù)雜物理過程,難免出現(xiàn)焊絲熔不全、熔滴側(cè)淌結(jié)瘤等問題,直接影響到材料利用率、成形精度、表面質(zhì)量與使用性能。本文對(duì)電弧直接成形加以電磁輔助技術(shù),在焊槍起弧的同時(shí)給電磁線圈通交變電流,產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)在熔池附近產(chǎn)生與線圈中電流方向相反的渦流,兩者之間的電磁斥力將給熔池金屬提供一個(gè)懸浮力以托住熔

2、滴,不使其向兩側(cè)流淌,提高零件的表面質(zhì)量。
　　通過在maxwell12.0軟件中對(duì)線圈各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行二維建模分析,以線圈提供的懸浮力為依據(jù),分析線圈直徑、線圈錐角、磁場(chǎng)頻率、勵(lì)磁電流等參數(shù)對(duì)懸浮力的影響規(guī)律,得出線圈最優(yōu)參數(shù)。根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行三維建模,得出懸浮力在熔池附近的空間三維分布規(guī)律。并以此為依托在matlab軟件進(jìn)行回歸得出規(guī)律方程,利用C++軟件編制程序,加載到FLUENT流體仿真軟件中,進(jìn)行三維流體模擬。流體仿真

3、中建立了電磁輔助電弧直接成形多相瞬態(tài)場(chǎng)統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型;在求解流場(chǎng)、溫度場(chǎng)與溶質(zhì)擴(kuò)散場(chǎng)時(shí)采用焓-孔隙度法處理固液共存區(qū)熱物性;采用非均勻自適應(yīng)交錯(cuò)計(jì)算網(wǎng)格;利用有限容積法(FVM)方法與SIMPLEC算法等方法離散控制方程;利用附加源項(xiàng)思想(ASTM)簡(jiǎn)化處理邊界條件。得出加磁輔助后零件在形貌、溫度以及熔池內(nèi)部流場(chǎng)上都較無磁條件有了極大的改善,并優(yōu)化了加工中幾種重要的工藝參數(shù):線圈位置為線圈中心滯后焊槍中心7mm、角度傾斜向上30°、送絲速