colt2gt气体保护焊摆动过程的焊缝成形力学行为研究

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1、摘要全位置摆动焊接过程，焊炬摆动到不同位置，熔池液态金属受力对焊缝成形所起的作用亦不相同，而且是不断变化的，甚至严重影响焊缝形状和质量。因此摆动焊接过程中熔池力学行为的研究较为重要。目前，国内外学者对焊接熔池行为的研究主要集中于非摆动焊接模式，而对焊接生产中广泛应用的c02摆动焊接的理论研究很少。本文在高斯热源基础上推导出了模拟电弧摆动的带状热源模型，并基于该热源模型对摆动焊接熔池从未熔透到熔透过程中三维形状的动态演变过程进行了数值模拟；分析了摆动焊接过程中，不同焊接位置(平焊、横焊、立焊、仰焊)液态溶池的受力情况，研究了熔池液态金属在各种力作用情况下的流动

2、行为：分析了摆动方式对不同焊接位置焊缝成形的影响；建立了熔池受力情况及表面变形的理论模型，并对熔池的流场及速度场进行了数值模拟。研究结果表明，平焊摆动焊接过程中，熔池宽度和长度在其形成初期增长迅速，随后增长速度放慢，当熔池达到宏观准稳态后，则相对稳定，不再发生变化，工件未熔透以前，熔池的最大熔深随着时间逐步增加；当热源接近时，焊缝附近节点温度瞬时上升至1100℃以上，热源经过后，温度又降至130℃以下；距焊缝中心2IIlIn和4n吼处节点(焊缝附近节点)，其温度低于200℃时，升温速度平缓，达到200℃以上，则升温速度明显增大；熔池流体流动速度的最大值出现在

3、熔池中心下部的位置。立焊摆动焊接过程中，重力对焊缝成形不利；立向上焊时，下部熔池液态金属在重力作用下流淌，波形下坠，余高较大；立向下焊时，下部熔池液态金属在重力和电弧推力共同作用下流淌，借助焊枪摆动可以获得成形较好的焊缝；流体流动速度的最大值出现在熔池中心处。横焊摆动焊接过程中，采用450斜摆角时，使熔池液态金属下淌的重力分量将减少30％，斜摆角越大，使熔池液态金属下淌的重力分量越小；流体流动速度的最大值出现在下坡口处。仰焊摆动焊接过程中，熔池呈倒悬状态，没有固体金属的承托，必须控制电弧压力对熔池的作用，适当减轻重力对焊缝成形的恶化作用；流体流动速度的最大值

4、不出现在熔池中心上部的位置，而是出现在中心稍微偏下一点的位置。另外．不管哪种焊接位置，在熔池内部，特别是靠近熔池边缘的地方流体流动均出现明显的环流现象。关键词：C02气体保护焊，摆动焊接，焊缝成形，力学行为，流场，数值模拟StudyonMechanicalBehauorofWeldFormationduringC02GasShieldedArcWeIdingWeaVingProcessLiJimei(MaterialProcessingEn百ne甜n曲AbstractDunnga11．positionweavingweldingprocess，meforce

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