考虑小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型

摘要

在穿孔等离子弧焊接过程中,背面小孔中心相对于焊枪轴线存在一定的偏移。深入研究小孔孔道后向偏移时所涉及的熔池与小孔瞬态演变行为和传热过程,对于优化以背面小孔中心偏移量为控制参数的控制方法,保证焊缝成形质量具有重要意义和实用价值。针对穿孔等离子弧焊接中小孔的形成特点,建立随小孔形状动态调整的组合式体积热源模型,并在热源模型中引入热源中心向后偏移的参量,间接反映背面小孔后向偏移对穿孔等离子弧焊接热过程的影响。在小孔形状方程中,增加等离子流后推力,间接描述等离子流对熔池流体的后推作用。利用建立的三维瞬态熔池与小孔的数学模型,分析等离子弧焊接过程中温度场和小孔形状的瞬时演变过程。将工件背面小孔形状尺寸和穿孔时间等模拟结果与试验结果进行对比,两者基本吻合,对所建立的数学模型进行验证。