为研究窄间隙P-GMAW(pulsed gas metal arc welding,脉冲熔化极气体保护焊)过程中电弧行为对侧壁热输入的影响,分析了焊枪在距离侧壁不同位置的电弧行为变化规律。在双椭球模型基础上,采用坐标变换的方式建立了考虑电弧运动和偏转的热...为研究窄间隙P-GMAW(pulsed gas metal arc welding,脉冲熔化极气体保护焊)过程中电弧行为对侧壁热输入的影响,分析了焊枪在距离侧壁不同位置的电弧行为变化规律。在双椭球模型基础上,采用坐标变换的方式建立了考虑电弧运动和偏转的热源模型,获得了焊接温度场的变化规律。发现增大焊枪与侧壁的距离,电弧的燃烧位置由侧壁向坡口底部逐渐过渡。电弧在侧壁上按脉冲频率变化:电流基值阶段电弧作用在侧壁位置,峰值阶段电弧作用在坡口底部。温度场结果表明,焊枪距离侧壁1.5 mm左右时,焊缝成形良好,改进的热源模型能准确的描述焊枪在距侧壁不同位置时电弧对侧壁的热输入。采用考虑电弧行为的热源模型能够获得更加准确的温度场分布。展开更多
文摘为研究窄间隙P-GMAW(pulsed gas metal arc welding,脉冲熔化极气体保护焊)过程中电弧行为对侧壁热输入的影响,分析了焊枪在距离侧壁不同位置的电弧行为变化规律。在双椭球模型基础上,采用坐标变换的方式建立了考虑电弧运动和偏转的热源模型,获得了焊接温度场的变化规律。发现增大焊枪与侧壁的距离,电弧的燃烧位置由侧壁向坡口底部逐渐过渡。电弧在侧壁上按脉冲频率变化:电流基值阶段电弧作用在侧壁位置,峰值阶段电弧作用在坡口底部。温度场结果表明,焊枪距离侧壁1.5 mm左右时,焊缝成形良好,改进的热源模型能准确的描述焊枪在距侧壁不同位置时电弧对侧壁的热输入。采用考虑电弧行为的热源模型能够获得更加准确的温度场分布。
文摘【目的】水下局部干法焊接是实现水下高质高效焊接的有效手段,但局部干燥区的水分很难保证完全排净,针对残留水分会导致焊缝成形变差这一问题,对残留水分的影响机理和排水不净情况下的焊接温度场进行研究。【方法】以6 mm厚304L不锈钢为试验材料,开展局部干燥区不同水分残留情况(有/无水膜)下的非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas welding,TIG)焊搭接试验,焊后观察焊缝宏观形貌并制作金相试样,通过显微镜观察焊缝截面成形及其微观组织;建立有限元模型、温度场模型和不同环境湿度下的对流换热模型,对焊接过程进行温度场模拟,验证温度场准确性,并对温度场计算结果进行分析。【结果】结果表明,在合适的焊接参数下,局部干燥区有/无水膜均能获得表面质量良好、内部缺陷较少的焊缝。不同的是,有水膜的焊缝截面尺寸略小于无水膜的;模拟温度场的峰值温度位于合理的电弧焊峰值温度区间(1700~2300℃),焊缝截面的最大模拟误差为7.5%,表明模拟温度场具有较高的可靠性;观测点温度变化曲线表明,无水膜时焊缝中心温度峰值比有水膜时高121.68℃,冷却速度比有水膜时慢13.63℃/s,这是因为干燥区的残留水分在焊接热输入的作用下沸腾、蒸发,使焊接过程中能量损耗加大、能量利用率降低,同时蒸发产生的水汽增大了空气湿度,从而增强了焊接过程的对流换热,进一步增大了焊接能量损失,最终导致焊缝截面的熔宽、熔深减小。【结论】局部干燥区排水不净时,较少的残留水分仍对焊接过程和焊接结果有很大影响,文中仅就其对焊缝成形的影响机理做了相关工作,以期对排水不净的深入研究提供数据参考和理论支持。
