基于水平集方法的薄壁件堆焊成形数值分析

摘要

针对薄壁零件在微束等离子堆焊过程中的成形特点展开研究.采用有限元软件COMSOL对薄壁件堆焊层熔池进行温度场仿真,由于横截面散热条件较差,热累积明显,温度场分布呈现上"拱桥"下"水平"的特点.建立熔池自由表面变形的数学模型,采用水平集方法模拟熔池表面变形及凝固过程,并对影响熔池成形尺寸的因素进行探讨.结果表明,表面张力系数和接触角越大,熔池在宽度方向尺寸越小,高度方向尺寸越高.通过与试验焊缝对比,该模型能够较准确的反映薄壁零件单层堆焊的形貌特点.