基于VOF方法的脉冲TIG焊熔池振荡数值分析

【作者】 黄健康； 于永龙； 杨茂鸿； 樊丁； 张裕明；

【机构】 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室； 肯塔基大学电气与计算机工程系；

【摘要】 熔池在热和力的作用下总存在着振荡,但熔池振荡频率的检测十分困难。针对该问题,根据能量守恒基本原理、流体力学和传热学的理论知识,建立了基于VOF方法的脉冲TIG焊三维数值模型;综合考虑了熔池所受到的表面张力、电弧压力、电磁力和浮力以及熔池内液态金属的对流、辐射和热传导;研究了在表面张力、电弧压力、电磁力和浮力的共同作用下,电流阶跃、不同占空比和不同脉冲频率对熔池自由表面振荡的影响。结果表明:在一个周期内峰值电流阶跃到基值电流时,熔池自由表面高度瞬间突变,并且以较高的频率做阻尼振动,随着焊接时间的增加振荡幅度逐渐趋于稳定;随着占空比的增大,熔池的振荡幅值增加,熔池的振荡频率随之减小;随着脉冲频率的增大,自由表面振荡幅值减小,振荡频率增大。更多还原