等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为的数值模拟

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1、分类号：ＴＧ４０３学校代号：１０１５０ＵＤＣ：６２０密级：可交流学号：２０１６３０７４义盖交邏乂＃全日制专业硕士学位论文等离子－ＭＩＧ复合焊熔滴过渡行为的数值麵Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｏｌｅｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐ－ｉｎＰｌａｓｍａＭＩＧｈｂｒｉｄｗｅｌｄｉｎｙｇ学生姓名：范津铭校内导师及职称：金成副教授企业导师及职称：赵晓辉高级工程师工程领域：材料工程研究方向：先进焊接与连接技术论文类型：应用研究申请学位：工程

2、硕士２０１８６１１论文答辩日期：年月日学位授予单位：大连交通大学，大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为莸得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不一实之处，

3、由本人承担切相关责任。学位论文作者签名：日期：Ｍ纪年｛月Ｕ日大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后或使用，发表论文工作成果时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授杈大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、

4、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：著＆导师签名：日期：年在月＂日日期：牌《月／＞日ｍｍ摘要如今，在科学技术高速发展的时代，焊接技术己成为制造领域中最为重要的连接技－术。随着焊接技术的不断发展，出现了越来越多高质量、高效化的焊接方法。等离子溶一ＭＩＧ，ＭＩＧ化极惰性气体保护（）复合焊作为种新型焊孥方法将等离子弧焊与焊相结合，一形成两种电弧相互作用的耦合工艺。在这种方

5、法中，可以将两种焊接方法的优点集于－ＭＩＧ复、、、身，使得等离子合焊具有能量集中熔深大焊接过程稳定无飞濺、焊接烟尘－Ｍ少。本文对等离子ＩＧ复合焊的熔滴过渡行为进行研究，由于焊、接头质量高等特点一接熔滴过渡过程是个涉及到流体力学，、电磁学等理论的复杂过程难以在实际焊接实验中对其进行细致分析，所以本文运用计算机数值计算方法，通过ＦＬＵＥＮＴ软件结合流ＭＩＧ焊－ＭＩＧ体动力学理论来模拟熔滴过渡过程。按照先研宄，再研宄等离子复合焊的顺序，比较等离子电弧对于ＭＩＧ焊熔滴过渡的作用。根据流体力学三大守恒方程、麦克斯韦方程组、计算流

6、体力学理论（ＣＦＤ）及多相流ＶＯＦ二－，建立ＭＩＧ焊熔滴过渡维模型及等离子ＭＩＧ复合焊熔滴过渡三维模型理论（）。利用ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ软件分别对其计算区域进行网格划分。随后确定模拟计算所需的相关材料参数及边界条件，选用ＰＩＳＯ算法进行求解计算。通过改变焊接电流的大小，比较熔滴形态的变化及熔滴过渡方式的改变，并总结得出临界电流的大小，进而分析出等离子电弧对ＭＩＧ焊熔滴过渡的影响。在ＭＩＧ焊二维模型中，对熔滴形成、长大及脱落的整个过程进行模拟计算。结合熔滴的受力情况，分析出在重力，、电磁力及表面张力的作用下形成椭球

7、状熔滴的过程。其中，重力和电磁力促进熔滴过渡，表面张力阻碍熔滴过渡随着焊接电流的增大，熔滴尺寸发生变化，其径向宽度减小，轴向长度增大，并由滴状过渡方式转变为喷射过渡方式，在本文焊接工艺条件下的转变临界电流值为２３０Ａ左右。－在等离子ＭＩＧ复合焊三维模型的模拟结果中，熔滴的形状较为不规则，且下落时受到等离子电弧的吸引作用而向两电弧之间偏移。随着ＭＩＧ电流的增大，熔滴的径向宽度减小，，轴向长度增大，且熔滴过渡方式由滴状过渡变为喷射过渡其转变的临界电流值为１９０Ａ左右。通过二维和三维模型的对比总结出了等离子电弧对ＭＩＧ焊熔滴

8、过渡的影响。。最后通过实际焊接试验中验证了模拟结果的准确性－ＦＬＵＥＮＴ关键词：等离子ＭＩＧ复合焊数值模拟熔滴过渡；；；Ｉ人连交通人学全曰制专业硕士