【目的】旨在通过数值模拟研究不同粒径活性剂颗粒在粉末熔池耦合活性TIG(Powder pool coupled activating TIG,PPCA-TIG)电弧中的运动、蒸发及氧扩散特性。【方法】基于连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、离散相拉格朗日方程和...【目的】旨在通过数值模拟研究不同粒径活性剂颗粒在粉末熔池耦合活性TIG(Powder pool coupled activating TIG,PPCA-TIG)电弧中的运动、蒸发及氧扩散特性。【方法】基于连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、离散相拉格朗日方程和组分输运方程的耦合求解,获得不同粒径活性剂颗粒在电弧内的运动轨迹、瞬态密度场分布以及氧元素扩散情况。【结果】结果表明,不同粒径导致颗粒运动轨迹和蒸发行为存在显著差异。1μm颗粒因尺寸较小,主要受外层气体作用被吹出电弧区而不发生蒸发。50μm和100μm颗粒则表现出内侧与外侧两类运动轨迹,内侧颗粒进入高温区后发生蒸发,其中50μm颗粒在靠近钨极处完全蒸发,100μm颗粒在接近母材处完全蒸发,而外侧颗粒沿电弧外围下落并在碰到母材后弹出。在熔池表面0.1 mm处,50μm活性剂蒸发后,氧元素主要集中在电弧中轴线两侧,最高质量分数为1.97%,而100μm活性剂对应的氧分布更均匀,且均低于1%。【结论】活性剂粒径显著影响颗粒在电弧中的运动路径、蒸发位置及氧元素分布特征,大粒径颗粒更易进入高温区并贡献氧元素扩散规律,为PPCA-TIG焊活性剂的合理选用提供理论依据。展开更多
