考虑侧壁热源的摇动电弧窄间隙GMA焊接温度场有限元模拟

基于新型摇动电弧窄间隙熔化极气体保护(GMA)焊的电弧偏转现象,将在侧壁停留时的电弧热源分解为电弧分热源和侧壁热源,建立了考虑侧壁热源的热源模型,采用ANSYS软件建立新型摇动电弧窄间隙GMA焊的有限元模型,对考虑侧壁热源和未考虑侧壁热源时焊接接头横截面熔合线轮廓以及热循环曲线进行模拟,并进行试验验证;采用有限元模拟方法研究了考虑侧壁热源时摇动电弧窄间隙GMA焊接过程中的温度场,并与未考虑侧壁热源时的温度场进行对比。结果表明:模拟得到考虑侧壁热源时焊缝横截面左右两侧壁熔合线最高点的深度与试验结果间的差值小于未考虑侧壁热源时;考虑与不考虑侧壁热源2种条件下,焊接接头不同测试点的热循环模拟曲线的变化趋势与试验结果基本吻合,峰值温度的最大相对误差分别为1.8%和3.4%。考虑侧壁热源的热源模型能更加准确地描述摇动电弧窄间隙GMA焊过程中的热源分布特征。考虑侧壁热源模拟得到的底部熔深略小于未考虑侧壁热源时,而侧壁熔深则略大,但尺寸变化均小于0.1 mm;温度场稳定前,考虑侧壁热源时熔池的形成规律与不考虑侧壁热源的基本一致,但接头上表面的熔池尺寸略小,而温度场稳定后,接头上表面的熔池尺寸也基本一致。