横向稳态磁场作用下微束等离子电弧数值分析

来源期刊：材料科学与工艺2021年第1期

论文作者：刘海华 赵淘 张志臣 陈豪杰

文章页码：59 - 65

关键词：稳态磁场;微束等离子;多场耦合;薄壁件;堆焊;

摘    要：为分析外加横向稳态磁场作用下电弧特性与电弧对工件热、力输入的变化规律,本文建立了微束等离子电弧三维模型,将外加磁场简化为背景场添加至模型,使用有限元分析软件COMSOL进行求解计算。结果表明:外加横向稳态磁场作用下,喷嘴内部各项特性均未发生较大变化,喷嘴下方电弧等离子体在洛伦兹力的作用下向x负方向移动,电弧温度、等离子体速度与电流密度等均发生相应的偏转,因此造成电弧对工件的热输入减小、压力降低。最后在薄壁件上进行了焊接试验,试验过程中拍摄的电弧轮廓与仿真电弧形态基本一致,加磁区域堆焊层余高增加、熔宽减小,焊缝向两侧"下塌"现象消失。外加横向稳态磁场可减小电弧对熔池的热、力输入,进而改变焊缝形貌,抑制薄壁件堆焊过程中由于热、力输入过大而产生的"下塌"现象,有利于薄壁件的堆焊成形。