活性焊接法及熔深增加機(jī)理的數(shù)值模擬研究.pdf

1、對活性焊接法及其理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。以低碳鋼、不銹鋼為對象，研究了多種單組元活性劑對焊縫成形、熔深及熔寬變化的影響。利用正交實驗法分別研制出低碳鋼A-TIG焊的活性劑材料(FC11)和不銹鋼A-TIG焊的活性劑材料(FS12)，可以使焊接熔深達(dá)到傳統(tǒng)TIG焊的2倍以上；對于10mm以下的鋼板對接無需開坡口，可實現(xiàn)單面焊雙面成形。使用活性劑后，焊接接頭的綜合性能符合低碳鋼、不銹鋼焊接性有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；試驗研究了焊接電流、弧長、焊接速度、

2、涂層厚度和氣體種類對焊接熔深的影響規(guī)律。 研究了活性劑涂敷量對焊縫成形的影響，弄清了A-TIG焊時氧元素的作用范圍。根據(jù)具體的焊接條件，當(dāng)焊縫中氧含量達(dá)到某一臨界值時(如160ppm)，焊縫熔深明顯增加。繼續(xù)增加氧含量則熔深保持不變。 在分析活性劑增加焊接熔深機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了活性電子束焊接法、活性激光焊接法。使用活性劑可以使散焦電子束焊接熔深達(dá)到傳統(tǒng)焊接的2倍以上。使用活性劑后，聚焦電流和束流對電子束焊熔深增加有影響

3、?；钚詣┖捅砻婊钚栽亓?qū)AG激光焊的焊縫形狀都有影響，在不同的焊接規(guī)范下都可顯著增加熔深及焊縫深寬比。 建立了移動熱源作用下TIG焊接的三維數(shù)學(xué)模型，采用PHOENICS軟件對熔深增加機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，無活性劑時，沒有氧元素的作用，熔池表面負(fù)的表面張力溫度系數(shù)()γ/()T占主導(dǎo)地位，驅(qū)使表面液態(tài)金屬從熔池中心流向邊緣，熔池形狀寬而淺。有活性劑時，活性劑中的氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響熔池中的流體流動方式，當(dāng)氧元素的質(zhì)量分

4、數(shù)達(dá)到某一臨界值時，熔池表面正的表面張力溫度系數(shù)()γ/()T占主導(dǎo)地位，驅(qū)使表面液態(tài)金屬從熔池邊緣流向中心，形成的熔池形狀深而窄。表面張力溫度系數(shù)由負(fù)變正是不銹鋼A-TIG焊熔深增加的根本原因。電弧收縮影響熔寬，對熔深增加影響較小?；荷?，熔池表面溫度增加，但是熔深增加不明顯。熔池形狀的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好。 改進(jìn)了測量A-TIG焊熔池流體流態(tài)的方法。通過高熔點雙薄鎢板擋住熔池流動的方法進(jìn)行試驗，對比焊縫中鎢板周圍