本文選題：雙鎢極 + 數(shù)值模擬��； 參考：《金屬學(xué)報》2015年02期

【摘要】：針對雙鎢極TIG電弧熱源,在已建立的雙鎢極電弧-熔池統(tǒng)一的三維數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,以SUS304不銹鋼為母材,模擬得到了雙鎢極TIG電弧和熔池的溫度、速度、電流密度、磁通密度和電磁力等分布,模擬結(jié)果與已有的實驗結(jié)果吻合良好.考慮了熔池所受浮力、電磁力、等離子流拉力和Marangoni剪切力以及湍流效應(yīng),分析了熔池?zé)彷斎氲姆植己腿鄢乇砻婕羟辛Φ淖兓?并分別比較了這幾個力單獨作用下的熔池流動與傳熱,同時結(jié)合無量綱數(shù)Pe,比較了熔池?zé)醾鲗?dǎo)和熱對流的相對強弱.結(jié)果表明,雙鎢極電弧的非軸對稱特性導(dǎo)致熔池表面的電流密度、熱流密度、等離子流拉力和Marangoni剪切力等出現(xiàn)非軸對稱分布,最終形成了熔池的非軸對稱形貌,而熔池的發(fā)展演化對電弧行為無明顯影響.與TIG電弧相比,雙鎢極TIG電弧的等離子流拉力明顯減小.Marangoni剪切力決定不銹鋼熔池的流動狀態(tài),且對流傳熱主導(dǎo)不銹鋼熔池的熱傳遞,這兩者的共同作用決定熔池的傳熱過程,是形成不同熔池形貌的根本原因.
[Abstract]:Aiming at the TIG arc heat source with double tungsten electrode, the temperature, velocity and current density of TIG arc and weld pool are simulated by using SUS304 stainless steel as the base metal on the basis of the established three-dimensional mathematical model of double tungsten arc and melting pool. The distribution of flux density and electromagnetic force is in good agreement with the experimental results. Considering the buoyancy, electromagnetic force, plasma flow tension, Marangoni shear force and turbulence effect of the molten pool, the distribution of heat input and the variation of shear force on the surface of the molten pool are analyzed. The flow and heat transfer of the molten pool under the action of these forces are compared, and the relative strength of heat conduction and heat convection in the molten pool are compared with the dimensionless Pe. The results show that the non-axisymmetric characteristics of the double-tungsten arc lead to the non-axisymmetric distribution of the current density, heat flux density, plasma flow tension force and Marangoni shear force on the surface of the molten pool, and finally the non-axisymmetric morphology of the molten pool is formed. However, the evolution of the molten pool has no obvious effect on the arc behavior. Compared with TIG arc, the plasma flow tension of TIG arc with double tungsten electrode decreases obviously. Marangoni shear force determines the flow state of stainless steel pool, and convection heat transfer dominates the heat transfer of stainless steel molten pool. It is the fundamental reason for the formation of different molten pool morphology.
【作者單位】： 蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目51074084和51205179資助~~
【分類號】：TG444.74

【參考文獻】

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【共引文獻】

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本文編號：2111507