高效GMAW潜弧焊电弧特性数值分析

GMAW潜弧焊有着极其出色的焊接效率,在500 A大电流下,较大的电弧力使电弧排开熔池液态金属形成潜弧空腔,配合50 m/min的送丝速度和60 cm/min的焊接速度,焊丝稳定深入到该空腔内形成潜弧形态,显著提高电弧能量利用率,可将20 mm厚开坡口的钢板单道焊透。但是利用实验手段很难观察到潜弧空腔中的电弧及熔滴过渡行为,因此基于磁流体力学理论尝试采用数值模拟手段建立电弧数学模型,来研究GMAW潜弧焊独特的电弧特性。结果表明:相比于普通GMAW焊接钟罩型的电弧形态,GMAW潜弧焊的电弧在焊丝端部更加扩展,有爬弧现象;潜弧空腔中产生的大量金属蒸气改变了电弧氛围从而改变了电弧形态并显著降低了电弧温度;外加轴向磁场对电弧形态也有很大影响,母材上方的电弧出现低温空腔。

GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合行为数值分析

GMAW潜弧焊是GMAW在大电流范围内配合高速送丝实现高熔敷率、低飞溅率的一种高效焊接方法,可对中厚板进行有效焊接,显著提高焊接效率。为研究大电流细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合机理,建立了细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合数学模型,其中特别考虑了熔滴过渡和金属蒸气的影响。数值模拟结果表明:纯CO_(2)保护气下细丝GMAW潜弧焊电弧可稳定潜入熔池;GMAW潜弧焊电弧形态与普通GMAW钟罩形的电弧形态不同,电弧进入空腔后,在扩张的同时向下挖掘,使空腔深度显著增加;GMAW潜弧焊时,由热-力耦合引起的电弧-熔池动态演变是导致大熔深的根本原因,该模型的建立为GMAW潜弧焊的应用奠定了理论基础。