鈦合金補(bǔ)焊過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)飛速發(fā)展，飛行器上的關(guān)鍵部件如渦輪葉片、壓氣機(jī)機(jī)匣等鑄件的工作條件更加復(fù)雜多變，對(duì)所選用的材料性能要求也越來(lái)越高，鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐高溫及腐蝕等特點(diǎn)得到大量應(yīng)用。但鈦合金鑄件在制造和服役過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生縮孔和裂紋等缺陷，通常對(duì)有缺陷部件會(huì)采用補(bǔ)焊的方式進(jìn)行修復(fù)。補(bǔ)焊一般在真空環(huán)境下采用鎢極氬弧焊焊接方式，這其中會(huì)涉及復(fù)雜的焊接熱過(guò)程，對(duì)此傳統(tǒng)研究主要采用實(shí)驗(yàn)方法，需要反復(fù)試驗(yàn)且耗時(shí)較長(zhǎng)。本文通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)鈦合金鑄件

2、補(bǔ)焊?jìng)鳠徇^(guò)程進(jìn)行分析，探討補(bǔ)焊焊縫填充過(guò)程和溫度場(chǎng)分布，同時(shí)為了提高計(jì)算效率，采用八叉樹(shù)網(wǎng)格技術(shù)加快計(jì)算速度，主要工作和成果如下：
　　本文首先建立了描述鈦合金補(bǔ)焊?jìng)鳠徇^(guò)程的溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，模型綜合考慮焊接熔池中存在的傳導(dǎo)傳熱及輻射傳熱等多種作用機(jī)制及邊界條件，同時(shí)采用生死單元技術(shù)處理實(shí)際補(bǔ)焊過(guò)程中缺陷處焊縫填充這一過(guò)程。
　　其次，建立適用于溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的八叉樹(shù)網(wǎng)格模型，包括網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)格細(xì)化規(guī)則等，同時(shí)對(duì)采用八叉樹(shù)

3、網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行非均勻網(wǎng)格劃分的具體過(guò)程及規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的描述。
　　再次，對(duì)鈦合金板件開(kāi)展補(bǔ)焊過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬，對(duì)補(bǔ)焊不同時(shí)刻溫度場(chǎng)分布及熱循環(huán)曲線進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)焊數(shù)值模擬過(guò)程中，當(dāng)焊縫尚未被填充時(shí)，焊縫處金屬保持初始溫度不變，熱源到達(dá)后焊縫處金屬溫度迅速上升并達(dá)到最高溫度，之后緩慢下降，與實(shí)際補(bǔ)焊過(guò)程溫度變化一致。
　　最后，將八叉樹(shù)網(wǎng)格用于鈦合金補(bǔ)焊過(guò)程二維溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究，并與均勻網(wǎng)格模型溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比