考虑金属蒸汽的活性TIG焊电弧熔池耦合行为研究

摘要

建立包括钨极、电弧和阳极的活性钨极惰性气体(Activating tungsten inert gas,A-TIG)保护焊电弧熔池交互作用统一数学模型,用数值分析的办法研究了金属蒸汽对活性TIG焊焊接过程的影响.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、和金属蒸汽分布等结果.因为在A-TIG焊中,熔池的内向流动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.结果表明,考虑金属蒸汽的A-TIG焊阳极表面的电流密度在远离电弧中心的区域有所增加,在轴线附近减小,同时熔深相对于不考虑金属蒸汽时的熔深减少6％,这与金属蒸汽提高电弧低温区电导率有关.