熱加工過程傳輸原理論文-焊接傳熱傳質(zhì)的研究-資料下載頁
2025-06-04 08:30本頁面
【正文】 電磁對流。電磁對流的流動方向如圖中指示，是向著電流的發(fā)散方向即從電弧正下方熔池中心區(qū)向熔池底部流動。 圖（ d）是由于熔池內(nèi)部熔化金屬密度差引起的對流，稱作浮力流，與通常的熱對流有相同的機(jī)構(gòu)。焊接情況下，熔池內(nèi)部的 溫度是從電弧正下方的高溫區(qū)向固液界面處的熔點(diǎn)溫度變化著的，形成了熔池內(nèi)部的空間溫度場。液態(tài)金屬是溫度越高密度越低，密度高的部分受到浮力的作用向著重力的反方向運(yùn)動。 電弧焊情況下，在這些對流中，以等離子氣流引起的對流、表面張力流及電磁對流最為重要，浮力流相對可以忽略。 電磁對流在熔池的中心區(qū)是向下方流動，在表面上是從熔池邊界區(qū)向中心區(qū)流動。由于熔池表面的溫度較高，對于平焊情況，表面的熔化金屬因浮力有留在表面的傾向，對電磁對流有減弱的作用。熔化金屬的表面張力通常情況是隨溫度的上升而減小，因此形成從中心區(qū)向周邊區(qū) 的流動，仍然是與電磁對流反向。小電流焊接時，表面張力流使熔深變淺。 進(jìn)行 GTA 焊接的數(shù)值模擬多數(shù)采用 100A 到 200A 的電流范圍。使用 150A 焊接電流對鋁材料的移動熱源 GTA 焊接數(shù)值模擬，結(jié)果顯示電磁對流的流動速度在軸心部位達(dá)到 250mm/s 程度，而浮力產(chǎn)生的流動勉強(qiáng)達(dá)到 10mm/s。在其它的計(jì)算中亦顯示浮力沒有多少影響。電流 200A、弧長 2mm 時，可以忽略等離子體氣流的影響，但當(dāng)弧長達(dá)到 5mm 程度時，等離子體氣流轉(zhuǎn)變成決定性的因素。在電弧得以擴(kuò)展、能夠忽略表面張力流的條件下，熔池的形狀只由熱傳導(dǎo)所決定。對 定點(diǎn) GTA 電弧焊接（ TIG 點(diǎn)焊）進(jìn)行三維模擬，如果忽略表面張力的作用，稍稍一點(diǎn)對稱性偏差就會對對流及其所形成的熔池形狀造成顯著的影響。如果考慮存在 104N/(mK)程度的表面張力梯度引起的對流的話，非對稱性的影響就不再顯著。在電弧收縮程度比較大時，不能忽略表面張力流的影響。 四、 結(jié)語 上文所言，焊接過程中的傳輸現(xiàn)象不勝枚舉，本文針對焊接傳熱傳質(zhì)過程，詳談了焊接電弧、熔池界面、熔池金屬、焊接接頭的“三傳”過程。集思廣益，博采眾長，略有所得。 熱傳輸課程接近尾聲，天下也無不散之宴席，在大作業(yè)收筆之際，我 祝愿熱傳輸課程能越辦越好，薛翔老師身體健康！同時，以希望更多的同學(xué)像我一樣在“三傳”世界尋找真知，愉快暢游！ 參考文獻(xiàn)： 1 林柏年、魏尊杰 .金屬熱態(tài)成形傳輸原理 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大 學(xué)出版社 . 2 楊春利、林三寶 .電弧焊基礎(chǔ) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 3 高如超 .脈沖 GTAW 和 CMT 焊接過程傳熱、傳質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)值模擬 . 中南大學(xué) . 4 趙玉珍 .焊接熔池的流體動力學(xué)行為及凝固組織模擬 .北京工業(yè)大 學(xué) . 5 武傳松、曹振寧、吳林 .熔透 情況下三維 TIG 焊接熔池流場與熱場 的數(shù)值分析 .金屬學(xué)報(bào) .(10):427431 6 孫俊生 .電弧熱流與熔滴熱焓量分布模式對熔池行為的影響 .山東 工業(yè)大學(xué) .
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