2A16铝合金TIG焊熔池模拟

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1、931卷第3期沈阳航空航天大学学报V01．31No·3呈Q!堡坌鱼旦!竺竺竺兰!!!!塾!些竺曼垒!竺!呈竺!望呈!兰竺墅些!竺!：!!!!========================================================================——======—————————————————————————————————————————一一，‘+‘—+-‘。—+_。+’‘、+材料工程十k+一+一+一+-，文章编号：2095—1248(2014)03—004

2、5—042A16铝合金TIG焊熔池模拟莫春立，耿晓玮，周相海，丛榕(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院，沈明110136)摘要：通过FLUENT软件进行二次开发，针对2A16铝合金TIG焊接过程，建立移动焊接熔池模型，考虑了表面张力、浮力、电磁力等对熔池流动的影响，模拟分析不同焊接电流条件下，熔池温度场和流场变化情况，以及熔池形貌变化。模拟结果直观显示焊接熔池形貌、温度场、流场分布状况，熔池流场分为两部分，在熔池表层，金属液由中间流向边缘，熔池底部金属液有边缘流向中间，熔池焊接进行一段时间后达到准稳

3、态，温度场关于焊缝近似对称分布，焊接熔池内部传热方式以对流传热为主，随焊接电流的增加，熔深增加，熔宽略有增加。关键词：FLLrENT；焊接熔池；流场；热场；熔池形貌中图分类号：TG40文献标志码：Adoi：10．3969／j，issn．2095—1248．2014，03．009SimulationoftheTIGmeltpoolof2A16aluminumalloyMOChun—li，GENGXiao—wei，ZHOUXiang-hai，CONGRong(CollegeofMaterialScien

4、ceandEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang，110136)Abstract：BasedontheFLUENT，thispaperbuildsamovingTIGweldpoolmodelof2A16aluminumalloywithdifferentelectromagneticforces，surfacetensionandbuoyancy．Thechangesoftemperaturefields，flow—ingdistribut

5、ionandtheshapesofmeweld19001wimdifferentweldcurrentaresimulatedandvisualized．Thesimulationshowsthattherearetwopartsintheweldp001．onthesurfaceofWhichfiquidmetalflowsfromtheintermediatetotheedgeandfromtheedgetotheintermediateinthebottom．Afteraperiodoftim

6、e，theweldconditiongetsintothequasisteadystatewithsymmetricrelationofthetemperaturefield．Theconvec—liveheatIransmissionisthemostimportantstyleofheattransmission．Withtheincreaseofweldingcurrent．theweldpenetratiOffincreases，andtheweldwidthincreaseslightly

7、．Keywords：FLUENT：weldpool；flowingdistribution；temperaturefield；weldshape焊接熔池的传热和流体流动计算机模拟是焊接模拟领域的一个重要领域，同时也是焊接冶金模拟中最为复杂的方向之一。美国麻省理工学院的OREPERC．M．首次对熔池中流体在表面张力梯度、电磁力和浮力共同作用下所产生的流动及传热过程建立了数学模型⋯，从此熔池中流体流动及传热过程的数值模拟受到普遍的关注。最早人们建立了固定容器内流体流动的数学模型，以后一些学者分别用不同的

8、方法建立了接近实际电弧作用下焊接熔池流动和传热的数学模型。KOU"1教授假设熔池表面不变形建立三维和二维TIG焊熔池流动传热模型。Zacharia∞1[4j口1等进行了三维电弧焊过程的非稳态数值模拟，考虑了熔池中电磁力、浮力、表面张力，并将自由表面视为可变形表面，研究了熔池中的流体流动和传热。国内首先考虑流体流动是武传松‘6J，其首先收稿日期：2014—03—31作者简介：莫春立(1971一)，男，辽宁葫芦岛人，副教授，主要研究方向：焊接工艺及设备，E—mail：mo