水下湿法FCAW熔池受热受力作用的数值分析

【作者】 陈姬； 武传松；

【机构】 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室材料连接技术研究所；

【摘要】 水下湿法药芯焊丝电弧焊(W-FCAW)是一种低成本高适应性水下现场施焊工艺,具有良好的规模化应用前景。研究水下湿法FCAW焊接过程的传热传质机理,是优化该焊接工艺,改善水下焊接过程稳定性和接头质量的基础。本文通过建立水下湿法FCAW熔池演变三维瞬态数理分析模型,定量分析水环境及熔渣对熔池热力分布及流动行为的作用机理,系统阐述了熔滴冲击力、重力、电磁力、表面张力、界面张力对水下湿法焊接过程的影响。结果显示,与陆上FCAW过程相对比,水环境中强烈的对流冷却作用,导致水下湿法FCAW的熔池长度与熔宽明显小于同焊接参数下陆上FCAW;水下湿法FCAW过程中,熔池纵截面逐渐形成了将大量高温液态金属带入熔池底部的环流,抵消了快速冷却对熔池尺寸的影响;水下湿法FCAW过程中,熔渣的主要作用是有效隔离高温焊缝金属与周围液态水环境,对焊缝保温效果并不明显。本文所建立的模型为进一步研究、改进水下湿法FCAW奠定了理论基础。更多还原