等离子弧移动焊接的热-力耦合穿孔过程

等离子弧焊接中,强电弧可以穿透工件,在焊接熔池内形成一个充满高温电弧的小孔,热量由小孔内的电弧直接传输给下部工件,有利于焊接大厚度的工件。针对移动焊接工况开发出一种耦合小孔演变的热源模型。上表面采用双椭圆面热源,有效地表征工件运动引起的热量不均匀分布;下部采用动态增长的椎体热源,热源作用区域随小孔生长而增大。应用流体体积函数法(VOF)追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源动态增长。数值模拟获得了移动焊接的小孔传热机理和相应的温度场,同时详细考察了小孔界面及熔池内流动的演变过程。通过实验对比焊接熔池的形状尺寸,验证了该模型的正确性。