基于Fluent软件的Keyhole-TIG焊接电弧的数值模拟

以自由燃烧的Keyhole-TIG电弧为研究对象,建立了统一电弧-钨极-阳极的二维轴对称模型。采用Fluent软件对焊接电流为520 A的稳态Keyhole-TIG电弧进行了模拟,以获得电弧的温度、速度、压强和电流密度等物理量及其分布。结果表明:钨极下方电弧的最高温度达36000 K;电弧出现强烈的阴极喷射,高速等离子体产生的动压力是形成小孔的主要原因;由于小孔的泄压作用,阳极表面附近未形成明显的高压区;大部分电流从阳极工件上表面流入钨极,仅19%的电流从小孔中进入;电弧传入小孔的热量占总热量的17%,剩余热量通过阳极上表面进入。