本文關(guān)鍵詞：外加磁場下鋁合金TIG焊焊接熔池模擬

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【摘要】：本文通過對焊接工藝過程研究，借助FLUENT軟件，編輯用戶子程序，研究了焊接熔池流場、溫度場分布以及熔池形貌的影響因素。 首先建立移動TIG焊接熔池?cái)?shù)學(xué)模型，研究焊接工藝參數(shù)對熔池內(nèi)液態(tài)金屬流動和熔池形貌的影響。結(jié)果表明其他工藝參數(shù)不變情況下，單一改變焊接電流，隨著電流的增加，熔深、熔寬都增加，但熔深增加明顯，并且模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得熔池形貌變化趨勢一致；單一改變焊接速度，隨著焊接速度的增加，熔深熔寬都減小，最高溫度降低，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致；焊接進(jìn)行一段時(shí)間后溫度場達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，且關(guān)于焊縫中心呈對稱分布；焊接熔池內(nèi)部傳熱以對流傳熱為主，，焊接熔池上層，液態(tài)金屬由中心流向邊緣，使熔深增加，熔池底層，液態(tài)金屬由邊緣流向中心使熔深增加。 為研究各驅(qū)動力對焊接熔池流場的影響，在TIG焊接熔池?cái)?shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，分別計(jì)算了浮力、電磁力、正負(fù)表面張力單獨(dú)作用下，熔池流場和溫度場的變化。結(jié)果表明浮力單獨(dú)作用下，液態(tài)金屬由熱源中心流向邊緣，熔寬增加，熔深減小；電磁力單獨(dú)作用，液態(tài)金屬由邊緣流向中心，在中心處液態(tài)金屬由表面流向底部使熔深增加，熔寬減��；正表面張力作用效果與電磁力作用效果相同，負(fù)表面張力下作用效果與電磁力作用效果相反，即形成外流，使熔深減小，熔寬增加；各作用力相互作用下，焊接熔池流場出現(xiàn)分層，表層受表面張力影響明顯，底層受電磁力作用明顯。故，表層驅(qū)動力作用程度由大到小分別為表面張力、電磁力、浮力，底層分別為電磁力、表面張力、浮力。 外加磁場使熔池表面液態(tài)金屬產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，呈發(fā)散狀使熔寬增加，即外加磁場對焊接熔池起到攪拌作用；磁場強(qiáng)度0.01-0.02T，磁場頻率1-2HZ范圍內(nèi)外加磁場攪拌效果最明顯；隨著磁場強(qiáng)度的增加熔深減小，熔寬增加，隨著磁場頻率的增加，熔寬先減小后增加，熔深先增加后減小。
【關(guān)鍵詞】：熔池 流場 溫度場 外加磁場 熔池形貌
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG444.74
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題來源及研究目的和意義11-12
• 1.2 電磁攪拌技術(shù)及焊接熔池模擬現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 TIG 焊焊接熔池模擬現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 電磁攪拌技術(shù)在焊接中的用16-18
• 1.3 焊接熔池驅(qū)動力研究18-19
• 1.4 焊接熱源模型19-22
• 1.6 本文研究主要內(nèi)容22-23
• 第二章 焊接熔池?cái)?shù)值模擬23-43
• 2.1 焊接熔池?cái)?shù)學(xué)模型23-33
• 2.1.1 模型假設(shè)23
• 2.1.2 控制方程23-24
• 2.1.3 源項(xiàng)及其處理方式24-28
• 2.1.4 熔池中驅(qū)使液態(tài)金屬流動的體積力28-31
• 2.1.5 邊界條件31-33
• 2.2 數(shù)值求解方法33-35
• 2.2.1 FLUENT 簡介33-34
• 2.2.2 CFD 的一般求解過程34-35
• 2.3 焊接熔池?cái)?shù)值求解方法35-41
• 2.3.1 焊接熔池計(jì)算模擬常用模型計(jì)算法35-36
• 2.3.2 FLUENT 實(shí)現(xiàn)焊接熔池模擬過程36-41
• 2.4 小結(jié)41-43
• 第三章 單獨(dú)驅(qū)動力作用下焊接熔池?cái)?shù)值模擬43-56
• 3.1 浮力驅(qū)動力作用下的溫度場和流場43-45
• 3.2 電磁力驅(qū)動作用下的溫度場和流場45-47
• 3.3 負(fù)表面張力系數(shù)下溫度場和流場47-49
• 3.4 正表面張力溫度梯度下溫度場和流場49-51
• 3.5 各驅(qū)動力混合作用下溫度場和流場分布51-53
• 3.6 各驅(qū)動力作用下的速度和熔池形貌分析53-55
• 3.7 小結(jié)55-56
• 第四章 焊接工藝參數(shù)對焊接熔池流場和溫度場影響56-64
• 4.1 2A16 熱物理性能和焊接參數(shù)56-57
• 4.2 焊接電流對熔池形貌的影響57-60
• 4.3 焊接速度對焊接熔池形貌的影響60-63
• 4.4 小結(jié)63-64
• 第五章 外加縱向磁場對焊接熔流場和溫度場影響64-69
• 5.1 外加縱向磁場對焊接熔池流場和溫度場影響64-66
• 5.2 外加磁場強(qiáng)度對焊接熔池流場和溫度場的影響66-67
• 5.3 外加磁場頻率對焊接熔池流場和溫度場的影響67-68
• 5.4 小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：576449