考虑小孔后向偏移等离子弧焊接热过程模型.pdf

学兔兔 第 51卷第 l4期 机 械 工 程 学 报 V0l1．51 NO．14 2015年 7 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Ju1． 2015 DoI：10．3901，JM E．2015．14．066 考虑小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型水 张晓宇 武传松 (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) 摘要：在穿孔等离子弧焊接过程中，背面-b~L中心相对于焊枪轴线存在一定的偏移。深入研究小孔孔道后向偏移时所涉及的 熔池与小孔瞬态演变行为和传热过程，对于优化以背面小孔中心偏移量为控制参数的控制方法，保证焊缝成形质量具有重要 意义和实用价值。针对穿孔等离子弧焊接中小孔的形成特点，建立随小孔形状动态调整的组合式体积热源模型，并在热源模 型中引入热源中心向后偏移的参量，间接反映背面小孔后向偏移对穿孔等离子弧焊接热过程的影响。在小孔形状方程中，增 加等离子流后推力，间接描述等离子流对熔池流体的后推作用。利用建立的三维瞬态熔池与小孔的数学模型，分析等离子弧 焊接过程中温度场和d,f：L形状的瞬时演变过程。将工件背面小孔形状尺寸和穿孔时间等模拟结果与试验结果进行对比，两者 基本吻合，对所建立的数学模型进行验证。 关键词：穿孔等离子弧焊接；熔池；d,f：L；数值模拟 中图分类号：TG456 ThermalProcessM odelofPlasmaArcW eldingwithConsideringthe BacksideKeyholeDeviation ZHANG Xiaoyu 、U Chuansong (KeyLaboratoryforLiquid-SolidStructureEvolutionandMaterialsProcessingofMinistryofEducation， ShandongUniversity,Jinan250061) Abstract：Whentheplasmatorchandthework-piecemoverelativelyinkeyholeplasmaarcwelding(PAW)，itisfoundhtatthereisa keyholeexitdeviationdistancebetweenhtekeyholecenterpointandhteweldingtorchaxis．Consideringhtekeyholedeviation， studyinghteinteractionofweldpoolandkeyholeisofgreathteoreticalaswellaspracticalsignificancetoobtainthehi曲一quality welds．In addition，theresearch Callalsoprovideguidelinestooptimizehtecontrolmethod，onhtebasisoftakingthebackside keyholedeviationdistanceastheconrtolledvariable．A combinedvolume~cheatsourcemodelisestablishedtorevealhtedynamic interactionbetweenheatrtna sferprocessna dkeyholeevolution．Alonghtethicknessofthetestplate，adeviationprama eterofthe volumetricheatsourcecenterissetinthemodel，whichdescribeshtehtermaleffectofthekeyhole