双钨极间接气体保护焊接电弧的数值模拟

间接电弧焊接是一种新型的焊接方法,具有高效、节能、焊接应力和变形小的优点。为了研究间接电弧的电弧参数的分布特点以及这种焊接方法热输入低的根本原因,利用有限元分析软件,建立双钨极间接电弧的三维有限元数学模型,计算得到双钨极间接电弧的温度、等离子体流速、电弧压力以及热流密度分布等特征参数;通过高速摄像拍摄到的电弧形态照片与计算得到的温度云图对比验证模拟结果的可信性。结果表明双钨极间接电弧面对称且向阳极方向偏转,呈上宽下窄的倒钟罩形态,阳极一侧的各项特征参数大于阴极一侧;与惰性气体钨极保护(Tungsten inert gas arc,TIG)焊接和等离子弧焊接相比,双钨极间接电弧被焊接工件不接电极,主要靠热流密度、等离子体流速、电弧压力等参数都比较低的弧柱区端部加热,造成工件焊接热输入低、熔深浅。

基于计算机仿真的双钨极间接气体保护焊接电弧参数分布

采用计算机仿真方法、针对间接电弧的参数分布特点对双钨极间接气体保护焊进行了数值模拟研究。该焊接方法节能、高效且焊接工件的变形小,但热输入却很低。为了分析其热输入较低的原因,首先利用有限元软件建立了间接电弧的有限元模型,并计算电弧的一系列特征参数,并与实测结果进行对比。结果表明:双钨极间接电弧具有面对称特征,且电弧偏向阳极方向,呈倒钟罩形态。阴极区电弧参数均小于阳极区。与等离子弧焊和钨极惰性气体保护焊(TIG)相比,在该焊接方法中被焊工件并不与电极相连,主要靠弧柱区端部加热,该区域较低的电弧压力、热流密度和等离子体流速使得工件的热输入低,且熔深浅。