窄间隙双缆式GMAW熔池流体行为研究

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1、学校代码：10289分类号：TG402密级：公开学号：142060022江苏科技大学硕士学位论文窄间隙双缆式GMAW熔池流体行为研究研究生姓名冷昊凯导师姓名吴铭方申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业材料加工工程论文提交日期2017年04月24日研究方向先进连接技术论文答辩日期2017年06月09日答辩委员会主席李敬勇评阅人2017年06月09日分类号：TG402密级：公开学号：142060022江苏科技大学硕士学位论文窄间隙双缆式GMAW熔池流体行为研究学生姓名冷昊凯指导教师吴铭方教授江苏科技大学二O一七年六月AThesisSubmittedinFulfillm

2、entoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonNarrowGapDouble-cable-wireGMAWWeldingPoolFluidBehaviorsSubmittedbyLengHaokaiSupervisedbyWuMingfangJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune.2017江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

3、已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：年月日摘要近年来，在海洋工程、油气

4、管道、压力容器及船舶制造等行业中焊接工作量有了大幅度的增加，传统焊接方法难以满足日益增加的焊接生产需求。在保证焊接质量的前提下，提高焊接生产效率成为了焊接工作者的主要研究方向，本文研究的窄间隙双缆式GMAW焊接技术就是在这种大环境下发展起来的。本研究主要研究Q235钢厚板的双缆式GMAW焊接，以缆式焊丝作为填充材料，用GAMBIT软件建立合适的数学模型，基于FLUENT和UDF的二次开发，考虑相变潜热、材料热物理性能等问题，对双缆式GMAW堆焊和窄间隙双缆式GMAW焊熔池温度场及流场进行模拟计算。为了验证所建模型的准确性，分别采用红外热像仪测温和焊缝宏观金相验证了模拟仿真结果，

5、对模拟结果进行了试验验证。建立了双缆式GMAW焊三维数值模型，对双缆式GMAW焊熔池温度场和流场的演变过程进行了模拟计算。研究结果表明，随着焊接过程的进行，熔池逐渐长大，熔池内部温度逐渐升高，并且流动加剧，温度场和流场分布范围随之增大，熔池前端等温线分布较为密集，温度梯度大，熔池后端等温线分布较为稀疏，温度梯度较小。并将模拟结果与普通单丝气保焊的熔池温度场及流场进行对比分析，和传统单丝气保焊相比，双缆式GMAW焊具有加热范围大、保温时间长、熔敷速度快等特点，能够有效解决传统单丝气保焊加热过于集中、焊接熔池过热、熔敷效率低等问题。研究不同焊接工艺参数对双缆式GMAW焊接过程中熔池

6、温度场和流场的影响。研究表明，在其它焊接参数保持不变的前提下，熔池温度场和流场分布范围随着焊接电流的增大而增大，熔池最高温度和最大流速也随着焊接电流的增大而增大，总电流为400A、500A和600A时熔池最高温度分别为2377K、2514K和2726K，熔池最大流速分别为9.1cm/s、10.3cm/s和12.6cm/s；当焊接速度不断增加时，熔池温度场和流场分布范围则随之减小，熔池内部最高温度和最大流速也随之减小，焊接速度为600mm/min、900mm/min和1200mm/min时熔池最高温度分别为2810K、2726K和2569K，熔池最大流速分别为13.9cm/s、1

7、2.6cm/s和11.5cm/s。研究了不同前后丝电流下的焊接熔池温度场及流场，对比得出较大的前丝电流有利于焊缝的铺展。研究不同焊接工艺参数对窄间隙双缆式GMAW焊接过程中熔池温度场和流场的影响，其变化规律和双缆式GMAW焊的变化规律基本相同。随着间隙的增大，熔池温度场和流场分布范围随之减小，最高温度和最大流速也随之减小，间隙为14mm、16mm和18mm下熔池最高温度分别为3219K、3134K和3022K，熔池最大流速分别为14.1cm/s、13.4cm/s和12.6cm/s；随着双丝间