圆圆员怨铝合金电子束焊接匙孔演变过程的数值模拟.PDF

第猿苑卷 第源 期 焊摇 接摇 学摇 报 灾燥造援猿苑摇 晕燥援源 圆园员远 年 源 月 栽砸粤晕杂粤悦栽陨韵晕杂韵云栽匀耘悦匀陨晕粤宰耘蕴阅陨晕郧陨晕杂栽陨栽哉栽陨韵晕 粤责则蚤造摇 摇 圆园员远 圆圆员怨铝合金电子束焊接匙孔演变过程的数值模拟 刘成财袁摇 刘铖丹袁摇 刘巍巍袁摇 何景山 渊哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室袁哈尔滨摇 员缘园园园员冤 摘摇 要院文中主要借助云造怎藻灶贼软件袁基于有限体积离散方法建立了圆圆员怨铝合金电子束点焊熔池传热尧流动和匙孔 演变的二维耦合数学模型援 在模型中袁考虑了表面张力尧酝葬则葬灶早燥灶蚤剪切力尧流体静压力尧金属蒸气反冲压力的作用袁 并采用灾韵云渊增燥造怎皂藻燥枣枣造怎蚤凿冤方法跟踪了匙孔的形成与演变过程援 结果表明袁反冲压力钻取和涡旋输运的综合作用 是匙孔加深的根本原因曰沿深度方向热源功率密度的降低会导致前者钻取速度的减小援 铝合金的点焊工艺试验表 明袁数值计算结果与实际吻合较好援 关键词院匙孔演变曰 电子束点焊曰 表面张力曰 反冲压力 中图分类号院栽郧源缘远援猿摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 文章编号院园圆缘猿原猿远园载渊圆园员远冤园源原园员员缘原园源 园摇 序摇 摇 言 接熔池流动和匙孔演变数值计算方面的相关研究甚 少援 文中主要基于 云造怎藻灶贼 流体软件袁采用有限体积 在电子束焊接过程中袁由于高能电子束的强烈 离散方法和灾韵云 跟踪算法数值计算了电子束点焊 轰击作用袁导致了大量的金属蒸发援 金属蒸气的反 过程的小孔演变行为袁为进一步探索电子束深熔焊 冲作用迫使液态金属表面凹陷形成野匙孔冶袁并在其 钉尖和气孔缺陷的成因做好铺垫援 它驱动力共同作用下进行复杂的传热传质流动袁最 终冷却形成焊缝援 研究人员将高能束焊接过程中 员摇 数学模型 野匙孔冶的形成以及由此引发的物理现象统称为野匙 孔效应冶援 匙孔效应的作用机理一直是国内外学者 基于 云造怎藻灶贼 软件平台袁建立了一个二维轴对称 关注的热点问题袁并且已开展大量研究工作援 几何模型袁并采用有限体积法进行数值离散袁如图 员 咱员暂 周琦等人 采用工业 悦栽对电子束焊缝中熔质 摇 密度分布进行分析袁进而对焊接过程中熔池的流动 和小孔波动行为做出解释援 张亚斌咱圆暂基于 云蕴哉耘晕栽 软件袁建立了带有假定匙孔形状的数学模型袁对铝合 金电子束焊接熔池和金属蒸气流场进行了分析援 石 铭霄咱猿暂基于粤晕杂再杂软件酝藻糟澡葬灶蚤糟葬造粤孕阅蕴模块对钛 合金电子束深熔焊熔池匙孔区域流场进行了初步分 析计算援 悦澡燥等人咱源暂采用灾韵云和射线跟踪算法以及 绝热气泡模型数值研究了激光焊接匙孔的形成和稳 定尧多次反射以及气泡产生机制援 占小红等人咱缘暂采 用有限体积法对薄板铝合金激光焊接熔池流动进行 了数值研究袁得到了相应的温度场和流场分布援 张 涛等人咱远暂在考虑熔池和小孔耦合作用基础上袁采用 灾韵云跟踪算法和焓孔隙法数值模拟计算了穿孔等离 子弧焊接热过程的小孔演变和流动行为援 目前在激光焊接和等离子弧焊接熔池传热流动 领域已经进行了大量的研究工作袁但是对电子束焊 图员摇 电子束点焊过程二维数学模型 收稿日期院圆园员源原员圆原园愿 云蚤早郾员摇 圆阅皂燥凿藻造燥枣藻造藻糟贼则燥灶遭藻葬皂泽责燥贼憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽 摇摇 员员远 焊摇 接摇 学摇 报 第猿苑卷 所示援 整个计算域由金属蒸气尧固液铝区域组成援 求 表员摇 焊接工艺参数 解采用孕陨杂韵压力速度耦合格式援 气液之间的自由 栽葬遭造藻员摇 宰藻造凿蚤灶早贼藻糟澡灶燥造燥早赠责葬则葬