镁合金冷金属过渡熔池动态行为数值模拟

摘要

为研究冷金属过渡焊(CMT)的周期性能量输入及焊丝抽送行为对镁合金熔池动态行为的影响,在FLUENT软件中建立了焊丝-熔滴-熔池多相流数值分析模型。提出一种在流体体积法(VOF)多相流计算域中划分熔滴与熔池区域并判断其接触状态的方法,结合动网格技术实现自动响应的焊丝抽送,在熔池区域加载间歇性的热源、电弧力,采用镁合金CMT堆焊实验所得参数进行数值模拟。结果表明,在CMT能量输入周期的短路阶段,由于焊丝的回抽,熔池被向上提拉并在焊丝端部形成了液桥,内部液态金属在马兰戈尼力的作用下,由边缘流向中间,由下方流向上方,焊丝持续回抽至脱离熔池后,熔池受到液桥断裂的反作用力,液态金属快速向后方流动使熔池形状发生改变,可知焊丝回抽与马兰戈尼力是熔池动态行为的主导作用力,此外,焊缝熔深的模拟结果为0.53 mm,与实际成形焊缝的熔深存在3.47%的误差,验证了模型的有效性。