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时间:2019-11-27
《电子束焊接熔池流场数值模拟研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第41卷第l期火箭推进V01.41,№.12015年2月JouRNALoFRocKETPRoPuLsIoNFeb.2015电子束焊接熔池流场数值模拟研究王垫1,蔡强顺2(1.海装西安局,陕西西安710065;2.西安航天发动机厂,陕西西安710100)摘要:基于电子束焊接“钉型”焊缝特征,建立了高斯面和旋转高斯衰减体复合热源模型,采用ANSYSFLOTRANCFD有限元软件,对焊接熔池流场进行了数值模拟,研究了熔池内液态金属在温度场作用下涡漩流动过程,电子束、熔池、液态金属蒸汽之间相互作用关系,电子束匙孔效应、匙孔壁能量传递方式,熔深方向液态金属流动机理等;将316L不锈钢热物性参数输入复合
2、热源模型,通过仿真计算,得到了316L不锈钢焊接工艺规范,即加速电压为60kV,电子束流为30mA,焊接速度为8m“s,采用该规范焊接的316L不锈钢试件焊缝拉伸强度为425MPa,满足设计要求。通过对比数值模拟与实际焊接结果表明:模拟熔池形貌与实际焊缝形貌一致,数值计算结果与焊接试验结果相吻合,从而证明复合热源模型是正确和适用的。关键词:电子束焊接;流场;热源模型;316L不锈钢中图分类号:V434—34文献标识码:A文章编号:1672—9374(2015101—0098—07NumericalsimulationofEBWpoolnuidnowfieldWANGKun1,CAIQiang
3、-shun2(1.Xi’anBureau,NaValEquipmentDepanIllentofChina,Xi’an710065,China2.Xi’anSpaceEngineFacto巧,Xi’an710100,China)Abs峨ct:GaussareaandrotaryGaussdecaybodyhybridheatsourcemodelwasestablishedbasedonthese锄featureofnail-shapedelectronbeamwelding(EBW).TheweldpoolnuidnowfieldinEBWwassimulatednumericallvwi
4、ththenniteelementsofhvareANSYSFLOTRANCFD.ThevorteXnowof1iquid—statemetalinweldpoolundertemperaturefiel出interactionamongelectronbe锄,weldp001andliquid—statemetalV叩or,electronbeamkeyholee虢ctandenergytransmissionpattemofkeyholewallaswellasliquid-statemetalnowmechanismalongweldingpene仃ationwereinVestiga
5、ted.Theweldingspecifications(60kVacceleratingVoltage,30mAelec仃onbeamcun.entand8mrIl/sweldingspeed)of3l6Lstainlesssteelwereobtainedbysimulationcalculationandsolutionthatinputsthennophysicalpropeniesof316Lstainlesssteelintohybridheatsourcemodel.ApplyingtheaboVespecifications,theweldedjointtensilestre
6、n垂hof316Lstainlesssteelspecimenreached425MPa,whichsatis母sthedesignrequirement.Thecomparisonresultofsimulatedweld收稿日期:2014—07一18;修回日期:2014—08—29作者简介:王垫(1983一),男,工程师,研究领域为机械电子工程第4l卷第l期王垫,等:电子束焊接熔池流场数值模拟研究99sh印eandactualweldsh叩eindicatesthatnumericalcalculationresultsisinaccordancewithactIlaltestingre
7、sults,whichproVestheValidi够and叩plicabilityoftheheatsourcemodel.Ke)啊ords:electronbeamwelding;flowfield;heatsourcemodel;3l6Lstainlesssteel0引言电子束焊接(EB聊是在真空条件下利用汇聚的高速电子束流轰击工件接缝,将电子动能转变为热能,使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子束焊接能量
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