电弧增材制造GTAW保护气模块流场数值模拟

Numerical simulation of flow field in GTAW protective gas module for arc additive manufacturing

为了研究GTAW电弧增材制造过程中的保护气流场模拟,建立了GTAW系统保护气三维物理模型,确定了保护气计算区域和边界条件。采用ANSYS Workbench的Fluent模块,对不同流速Ar的GTAW电弧增材过程保护气拖罩进行模拟,获得了增材过程中保护气的流场。结果表明:薄壁墙大部分区域能被浓度为80%以上氩气所覆盖,增加氩气流量虽然在一定程度上改善了氩气分布的范围和浓度,但并不能有效改善拖罩与喷嘴之间的氩气浓度。通过向下延长拖罩侧壁来改变氩气的流动方向,增加内部氩气的覆盖范围和浓度,有效解决了喷嘴与拖罩之间的氩气浓度较低的问题。对于拖罩部分的氩气应按自然对流传热进行处理,喷嘴部分的氩气应按照热对流系数为21.2824W/(m^(2)·K)的强制对流传热进行处理。