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1、第37卷第12期上海交通大学学报Vol.37No.122003年12月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYDec.2003文章编号:100622467(2003)1221862204钨极氩弧焊焊接电弧数值分析芦凤桂,姚舜,钱伟方(上海交通大学焊接研究所,上海200030)摘要:以钨极氩弧焊(TIG)电弧为研究对象,根据磁流体动力学理论构建了电弧数学模型,并对TIG焊接电弧进行了数值分析.数值模拟所得电弧等离子体温度分布与试验值相当吻合.在此基础上对电弧压力和电流密度进行了分析,并通过试验验证了模拟结果.实验结果表明,在本试验条件下,电弧
2、压力分布符合双面指数曲线分布,电流密度分布符合高斯分布规律.关键词:钨极氩弧焊电弧;磁流体动力学;数值分析中图分类号:TG44文献标识码:ANumericalAnalysisonTungstenInertGasWeldingArcLUFeng2gui,YAOShun,QIANWei2fang(WeldingResearchInst.,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200030,China)Abstract:Tungsteninertgas(TIG)weldingarcwaschosenasthestudiedobject.Amathemat
3、icmodelwasdevelopedaccordingtothetheoryofmagneticfluiddynamicsandtheTIGweldingarcwasnumericallyanalyzedbasedonthismodel.Thecalculatedresultofarcplasmatemperatureagreesfairlywiththeexper2iment.Andthearcpressureandcurrentdensitydistributionwereanalyzedbasedonthebuiltmodelandcalculatedresul
4、tswereprovedbyexperiments.Thearcpressuredistributionisinconcordancewiththehy2perbolicalcurveandthecurrentdensitydistributionisinconcordancewiththeGuassdistributionunderthepresentedexperimentcondition.Keywords:tungsteninertgasweldingarc;magneticfluiddynamics;numericalanalysis钨极氩弧焊(TIG)由于其
5、稳定的电弧长度和较研究存在以下不足:①假定了阴极表面电流密度的分高的焊接质量正受到越来越广泛的应用.焊接电弧布形式;②假定了近阴极区的最高温度.实际上,阴极行为特征(包括电弧压力、电流密度和温度)直接影响表面的电流密度分布和阴极区的最高温度与阴极形状熔池表面的热流分布和电流密度分布,从而影响熔池有很大关系,假定阴极表面的电流密度和阴极区的最的热传递和熔池内液态金属的流动,而熔池中液态金高温度与实际情况存在差距.本文根据磁流体动力学属的流动强烈地影响熔池的几何形状,对焊缝的成形理论构建电弧数学模型,避免了上述2个假定,从而使以及焊缝质量产生影响.由于实际焊接条件的限制,高
6、焊接电弧的研究与实际情况又靠近了一步.温高电流密度和强烈弧光的干扰,很难通过试验直接1电弧模型观测到电弧的行为特征.目前,对焊接电弧的数值模拟[1,2]大部分以TIG焊为研究对象.但以往对焊接电弧电弧是一种低温等离子体,在研究它的宏观运动收稿日期:2003201210基金项目:上海汽车工业科技发展基金资助项目(0222)作者简介:芦凤桂(19752),女,山东聊城人,博士生,主要从事虚拟工程与制造技术的研究.姚舜(联系人),男,教授,博士生导师,电话(Tel.):021262932557;E2mail:ys@sjtu.edu.cn.第12期芦凤桂,等:钨极氩弧焊焊接电弧
7、数值分析1863时,一般可将其视为流体处理;其次,焊接电弧是一种155<55
