考虑小孔演变的等离子弧焊接动态热源模型及验证

李岩¹，冯妍卉¹，张欣欣¹，武传松²

1. 北京科技大学机械工程学院2. 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室

摘 要：建立了等离子弧焊接熔池传热、流动和相变的三维数学模型,基于小孔动态演变过程与热源模型的相互耦合作用,研究了焊接熔池内传热和流动的发展过程.开发出随小孔深度动态变化的体积热源模型,上部采用Gauss平面热源,下部采用耦合小孔增长的动态锥体热源.应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔的形状尺寸,并将小孔深度作为热源高度参数调控热源分布,从而实现热源模型与小孔变化的动态耦合,获得等离子弧焊接熔池温度场、流场和小孔的动态演变规律.进行了等离子弧焊接的实验测试,验证了焊件横断面熔池形状尺寸和底部小孔的穿孔形状尺寸.

关键词：等离子弧焊接;小孔演变;动态热源模型;传热;流动;