等离子弧焊接熔池穿孔过程的数值分析

摘要

等离子弧焊接熔池穿孔过程及其动态行为对焊接质量有决定性影响。本文从宏观的焊接传热过程出发，建立恰当的组合式体积热源分布模式，确定了等离子弧焊接温度场和熔池形状。在此基础上，构建等离子弧和熔池纵截面的流速分布函数，采用Level-Set 法描述穿孔等离子弧焊小孔界面的动态演变过程，探讨了6 mm 厚度不锈钢板等离子弧焊接小孔形状与尺寸随时间变化的规律。开展了等离子弧焊接工艺实验，通过测试穿孔时的等离子弧尾焰电压信号，确定熔池的穿孔时刻，对数值分析结果进行了验证。