考虑金属蒸汽的活性TIG焊电弧熔池耦合数值模拟

摘要

建立了包括钨极、电弧和阳极的活性TIG焊电弧熔池交互作用统一数学模型.通过麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程的耦合求解,得到了电弧和熔池的温度、等离子体运动速度、熔池流动速度、电弧压力、电势、电流密度和金属蒸汽分布等结果,与已有的数值模拟结果吻合良好.因为在活性TIG焊中,熔池的内向流动造成了大量的热被传入到熔池底部,热量的利用率更高,导致焊接熔池的表面温度比TIG焊的表面温度要高,从而引起了金属蒸汽浓度的增加,所以考虑金属蒸汽的活性TIG焊的电弧等温线较考虑金属蒸汽的TIG焊的电弧等温线有所收缩.在电弧等温线的收缩程度上由小到大的顺序是:不考虑金属蒸汽的TIG焊考虑金属蒸汽的TIG焊考虑金属蒸汽的活性TIG焊.