考虑小孔演变的等离子弧焊接动态热源模型及验证

金属学报, 2013, 49(7): 804-810. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00093

考虑小孔演变的等离子弧焊接动态热源模型及验证

李岩 ^1, , 冯妍卉 ^2, , 张欣欣 ^3, , 武传松 ^4,

1.北京科技大学机械工程学院,北京,100083

2.北京科技大学机械工程学院,北京,100083

3.北京科技大学机械工程学院,北京,100083

4.山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,济南,250061

基金项目: National Natural Science Foundation of China(50936003) 国家自然科学基金重点资助项目 50936003

关键词：等离子弧焊接 , 小孔演变 , 动态热源模型 , 传热 , 流动

A DYNAMIC HEAT SOURCE MODEL WITH RESPECT TO KEYHOLE EVOLUTION IN PLASMA ARC WELDING

Keywords： plasma arc welding , keyhole evolution , dynamic heat source model , heat transfer , fluid flow

建立了等离子弧焊接熔池传热、流动和相变的三维数学模型,基于小孔动态演变过程与热源模型的相互耦合作用,研究了焊接熔池内传热和流动的发展过程.开发出随小孔深度动态变化的体积热源模型,上部采用Gauss平面热源,下部采用耦合小孔增长的动态锥体热源.应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔的形状尺寸,并将小孔深度作为热源高度参数调控热源分布,从而实现热源模型与小孔变化的动态耦合,获得等离子弧焊接熔池温度场、流场和小孔的动态演变规律.进行了等离子弧焊接的实验测试,验证了焊件横断面熔池形状尺寸和底部小孔的穿孔形状尺寸.

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