脉冲GTAW和CMT焊接过程传热、传质现象的数值模拟

《脉冲GTAW和CMT焊接过程传热、传质现象的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中图分类号!K121UDC620硕士学位论文学校代码!Q蔓三3密级公珏脉冲GTAW和CMT焊接过程传热、传质现象的数值模拟Numq!ricalSimulationofHq,,atandMaseTransferericaleatantlass1duringPulsedGTAWandCMTWeldingProcesses作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：论文答辩日期远!≥：盅．诒高如超动力工程及工程热物理热能工程能源科学与工程学院廖胜明教授饶政华副教授答辩委员会主席铧中南大学二。一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工

2、作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特另,lDi：i以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：塞塑兰羔日期：二型互年上月卫日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论

3、文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：二迎导师签：碰年上月五曰脉冲GTAW和CMT焊接过程传热、传质现象的数值模拟摘要：电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。脉冲GTAW焊的表面焊波对焊接件的结构应力、焊接接头的强度和疲劳寿命等有重要影响，表面焊波的形成是一个复杂的过程，包含多个机理。汽车轻量化，使“铝+钢"异种金属的连接成为焊接领域的热点问题之一，由于传统的GMAW焊焊接“铝+钢"异种金属缺陷多，一种新型的CMT-GMAW焊接技术应运而生。本研究中，建立了脉冲电流下钨极气体保护电弧焊(GTAW)的三维非稳态数值模型，研究了焊接过程中的熔池输运现象及其对焊缝成形的影

4、响。模拟了不同条件下熔池内瞬态温度和速度分布、熔池形态变化以及焊缝形状。研究表明，电流方式对GTAW焊接的熔池行为和焊缝形状有重要的影响。在脉冲电流下，电流强度的波动造成熔池周期性的振荡和凝固速率的变化，从而在焊缝表面产生焊波。连续电流下，熔池的形态变化和凝固是连续的过程，不会产生焊波。焊接电流强度增加导致作用于工件的电弧热效应加强，熔池的尺寸和熔深显著增加；脉冲电流频率增加，导致沿焊接方向上的凝固速率减小，焊波的间距和高度减小；降低焊接速度有助于减小焊波间距，但是，导致有效熔深降低。同时，建立了三维非稳态CMT熔一钎焊模型，模拟了1mm厚铝合金和1mm厚镀锌钢板的CMT熔一钎焊的输

5、运过程，为了便于钎焊，在项部金属板上设置了小孔或凹槽。模拟了CMT焊接的整个过程，包括等离子电弧的形成和变化、焊丝的上下移动过程、熔滴的生长、熔滴过渡、熔池动态行为、镀锌层的蒸发及在电弧中的扩散。研究结果表明，由于锌层从金属板表面蒸发，锌蒸汽到电弧区的扩散发生在金属板表面附近。由于焊接电流、电弧长度和锌蒸汽蒸发的共同作用，电弧压强一直发生变化。同时发现，由于锌蒸汽的蒸发，钢板上表面附近的电弧压强增大，阻碍熔滴滴入熔池。通过增大孔的尺寸或者使用凹槽结构来改善焊件的几何形状，有利于电弧等离子体的扩散，电弧压力会大大降低，达到减少飞溅的目的。本研究为脉冲GTAW和铝一镀锌钢板CMT焊接过程

6、中工艺参数的优化、提高焊件性能提供了理论依据。图40幅，表5个，参考文献74篇关键词：脉冲GTAW；熔池行为；冷金属过渡技术；等离子体；数值模拟分类号：TKl21NumI"alSimulatiqofHeatandMassTransferericaltloneatanass1duringPulsedGTAWandCMTWeldingProcessesAbstract：Arcweldingisthemostwidely-usedweldingmethod．ForpulsedGTAW,surfaceripplingisassociatedwithstructurestressofweldm

7、ent，strengthoftheweldedjoint，fatiguelifeandothermicro-structuralfeatures．Theformationofsurfaceripplingisacomplexprocess，whichcontainsmultiplemechanisms．Duetothetrendofautomobilelightweight，theconnectionbetweenaluminumandsteelisbec